Question

2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫，以表彰他们对石墨烯的研究，他们最初是用透明胶带从石墨晶体上“粘”出一片石墨烯的．我们平常所用的铅笔芯中就含有石墨，能导电．某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验，得到如下数据（I和U分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压）：

U/V	0.00	0.40	0.76	1.16	1.52	2.00
I/A	0.00	0.10	0.18	0.30	0.38	0.50

1据表格中数据画出铅笔芯伏安特性曲线（图1），求得铅笔芯的电阻为

4.0

Ω．

②为了提高测量结果的准确度，请从下列仪器中选择所需的器材

ACE

A．电流表A₁（量程0.6A，内阻约为1.0Ω）
B．电流表A₂（量程3A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表V₁（量程3V，内阻3kΩ）
D．电压表V₂（量程15V，内阻15kΩ）
E．滑动变阻器R₁（阻值0～10Ω，额定电流2A）
F．滑动变阻器R₂（阻值0～2kΩ，额定电流0.5A）
除长约14cm的中华绘图2B铅笔芯、直流电源E（电动势6V、内阻很小）、开关和带夹子
③在虚线方框中画出实验电路图．（图2）

Answer 1

分析：（1）用平滑的曲线作出铅笔芯的I-U图线．
（2）器材的选取需安全、精确．通过表格中电流、电压的数值确定选择电流表、电压表的量程．滑动变阻器采用分压式接法，选取总电阻较小的，测量误差较小．
（3）测量铅笔芯伏安特性曲线电流电压需从0开始测起，所以滑动变阻器采用分压式接法．根据铅笔芯的电阻与电流表和电压表内阻比较，确定电流表的内外接．

解答：解：（1）用平滑曲线描点作图．如下图
50
由图象可求R=

1

K

=

△U

△I

=

2.0-0

0.50

Ω=4Ω
（2）用伏安法测量，需电压表、电流表和滑动变阻器，因为所测电压和电流的最大值分别为2.00V和0.50A，从精确度考虑，电流表选取量程为0.6A，电压表量程选取3V的．为减小测量的误差，滑动变阻器选择0～10Ω的．故选ACE．
（3）因为电压、电流需从0测起，所以滑动变阻器采用分压式接法．铅笔芯的电阻大约在4Ω左右，与电流表内阻相当，远小于电压表内阻，属于“小”电阻，采用电流表外接法．电路图如下图所示．

故答案为（1）①作图4.0Ω②ACE③如图所示

点评：解决本题的关键掌握器材的选取原则，以及知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，知道什么情况下用电流表内接法，什么情况下用电流表外接法．