Question

某电子元件S上标有“3.8V，0.3A”字样，为测定其伏安特性曲线，某同学使用了如下器材：
待测元件S
电源E（电动势为4V，内阻r=1Ω）
电流表A（量程0～0.6A，约1Ω）
电压表V（量程0～5V，约50kΩ
滑动变阻器R（O～10Ω）
开关和导线若干．
（1）如图1所示给出的四个电路原理图中，你认为合理的是

 

（2）实验中测得S两端电压和通过它的电流数据如下表所示

U/V	0	0.20	0.89	1.70	2.42	3.10	3.80
I/A	0	0.07	0.15	0.21	0.25	0.28	0.30

（3）请在图2所示的坐标中作出该元件的伏安特性曲线由伏安特性曲线可以看出，元件S的电阻随温度的升高而

 

 （填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）若将S与电源E（电动势4V，内阻r=1Ω）、电阻箱R¹组成一闭合电路，电路如图3所示，则当电阻箱阻值为7Ω时，元件S消耗的功率为

 

 W．（计算结果保留2位有效数字）

Answer 1

分析：（1）描绘伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；根据待测电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后选择实验电路图．
（3）根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后用平滑的曲线把各点连接起来，得到元件的伏安特性曲线，曲线每一点的切线斜率大小等于该点元件的电阻，由图象判断元件电阻随温度变化的关系．
（4）在坐标系内作出电源的U-I图象，由图象与元件图象的交点求出电路电流与路端电压，由P=UI求出外电路功率，由P=I²R求出电阻箱消耗的功率，最后求出元件S的功率．

解答：解：（1）描绘伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；
元件电阻约为R=

3.8V

0.3A

≈12.7Ω，

R

RA

=

12.7Ω

1Ω

=12.7，

RV

R

=

50000Ω

12.7Ω

≈3937，

RV

R

＞

R

RA

，
则电流表应采用外接法，因此实验电路应选C．
（3）根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后用平滑的曲线把各点连接起来，得到元件的伏安特性曲线如图所示；由图象可知，随元件电流随电压的增大增大，由P=UI可知，元件实际功率随电压增大而变大，元件温度升高，由图象可知，随电压增大，元件电阻变大，由此可知，元件S的电阻随温度的升高而增大．
（4）在坐标系中作出电源的U-I图象，与元件S图象交点的电流I=0.29A，电压U=3.7V，
则外电路总功率P=UI=3.7V×0.29A=1.073W，电阻箱功率P_R′=I²R′=（0.29A）²×7Ω=0.5887W，
元件S的功率P_S=P-P_R′=1.073W-0.5887W≈0.49W；

故答案为：（1）C；（3）如图所示；增大；（4）0.49．

点评：本题考查了实验电路的选择、作图象、求元件的电功率等问题；确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路的关键；求元件电功率，应该使用图象法，这是处理实验数据的常用方法．