Question

某學(xué)校興趣小組利用如圖1所示的電路做了一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，電路中B是一個(gè)黑箱，內(nèi)部連接了一個(gè)電學(xué)元件，圖中的電壓表與電流表均為理想電表．下表是該小組所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但由于一個(gè)疏忽，將電路中的兩個(gè)電壓表誤寫(xiě)成U₁和U₂，沒(méi)有與電路中的V和V?對(duì)應(yīng)起來(lái)．他們利用坐標(biāo)紙，作了適當(dāng)?shù)膱D線，并成功地完成了探究實(shí)驗(yàn)．

I （A）	0.12	0.21	0.29	0.34	0.42	0.47	0.50
U1 （V）	0.20	0.40	0.60	0.80	1.20	1.60	2.00
U2（V）	4.20	3.55	2.95	2.50	1.70	1.05	0.50

（1）實(shí)驗(yàn)小組已經(jīng)在坐標(biāo)紙中正確地標(biāo)出了數(shù)據(jù)點(diǎn)，請(qǐng)你在上述基礎(chǔ)上完成電學(xué)元件B的U-I圖（圖2）并作好標(biāo)記“B”（允許在坐標(biāo)紙上作多個(gè)圖進(jìn)行研究，但必須明確標(biāo)示出哪個(gè)圖是“B”）；
（2）黑箱B中的電學(xué)元件最有可能是

 

A．小燈炮
B．定值電阻
C．半導(dǎo)體熱敏電阻
D．半導(dǎo)體二極管
（3）上述實(shí)驗(yàn)電路中電源電動(dòng)勢(shì)為

 

V，電源內(nèi)阻為

 

Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（4）上述電路中的滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)整為5Ω時(shí)，黑箱B消耗的電功率約為

 

W．

Answer 1

分析：1、根據(jù)電學(xué)元件B的U-I圖象的特點(diǎn)求解；
2、根據(jù)電學(xué)元件B的U-I圖象和歐姆定律求解；
3、作出電源U-I圖象，根據(jù)電源U-I圖象縱坐標(biāo)的截距和直線的斜率的物理意義求解；
4、電源的U-I圖線與電學(xué)元件B的伏安特性曲線的交點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)表示此時(shí)的電流和電壓，根據(jù)P=UI求出電學(xué)元件B的實(shí)際功率．

解答：解：（1）對(duì)于電學(xué)元件B，電流增大，電壓增大，所以如下圖所示

（2）根據(jù)電學(xué)元件B的U-I圖象和歐姆定律得電流增大，電阻增大，
所以黑箱B中的電學(xué)元件最有可能是小燈炮，
故選：A．
（3）作出電源U-I圖象，

在U-I圖象中圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)等于電源的電動(dòng)勢(shì)，
所以由圖可以讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為5.0V，
圖象中的斜率表示電源的內(nèi)阻和電學(xué)元件B的電阻之和，
由于電學(xué)元件B的電阻隨電流的增大而變化，電流較小時(shí)變化較小，所以根據(jù)歐姆定律可以計(jì)算出電流較小時(shí)元件B的阻值，
所以r=

△U

△I

-R_B=5.0Ω  
（4）上述電路中的滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)整為5Ω時(shí)，設(shè)元件B的實(shí)際電壓和實(shí)際電流分別為U和I．
在這個(gè)閉合電路中，有  E=U+I（R_滑+r）
代入數(shù)據(jù)并整理得，U=5-10I
這是一個(gè)直線方程，把該直線在電學(xué)元件B的U-I圖上畫(huà)出，如圖所示．

這兩條曲線的交點(diǎn)為U=1V、I=0.4A，同時(shí)滿足了電路結(jié)構(gòu)和元件的要求，
黑箱B實(shí)際功率P=UI=1×0.4=0.40W
故答案為：
（1）如圖
（2）A    
（3）5.0，5.0  
（4）0.40

點(diǎn)評(píng)：本題考查測(cè)定電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理，要求能根據(jù)公式得出圖象中斜率及截距的含義．本題的技巧是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，通過(guò)作圖求解B的實(shí)際電流和電壓．