Question

2．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的强度而发生变化的元件（光的强度可以用照度来反映，光越强，照度越大，照度单位为Lx）．某光敏电阻R_P阻值和照度之间的关系图象如图，要测量光敏电阻在任意照度时的电阻值，现有下列实验器材：
一节旧干电池，两个开关S₁、S₂，导线若干．另外，还有再可供选择的以下器材：
A．电流表 A （量程：0～0.6A，0～3A）；
B．电压表 V （量程：0～3V，0～15V）；
C．定值电阻R₁ （阻值：20kΩ）；
D．定值电阻R₂ （阻值：100Ω）；
E．定值电昍R₃ （阻值：10Ω）．
请你从A、B、C、D四种实验器材中选择2种器材准确测量出当照度在1.1Lx时光敏电阻R的阻值，并根据要求完成下列问题．
①选择的2种器器材是BD（填写器材前面的字母序号）．
②选择电表的量程0～3V．
③在方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）．
④写出实验步骤并用字母表示出测量的物理量．
⑤用测量的物理量和已知物理量表示 R=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₂．

Answer 1

分析 ①根据R=$\frac{U}{I}$可知，由于电源电压不知，故应该选取电压表，还应该选取一定值电阻进行实验；
②因为一节旧干电池电压低于3V，故电表量程选择小量程即可；
③根据原理和选择器材设计电路；
④根据电路图设计实验步骤；
⑤利用欧姆定律推导测量电阻大小表达式．

解答 解：
①根据R=$\frac{U}{I}$可知，由于电源电压不知，故应该选取电压表，结合一定值电阻，即可测量待测电阻大小，因为准确测量出当温度在32℃时热敏电阻R的阻值，
由曲线图可知，待测电阻大小在100Ω～200Ω之间，根据串联电路分压特点可知电阻越大分得的电压越大，当选取R₁时，电源电压几乎全加在待测电阻两端，定值电阻不起作用，故应该选择R₂定值电阻；
故选择器材有BD；
②因为一节旧干电池电压低于3V，故电表量程选择小量程即可，即电压表量程为：0～3V；
③实验电路如图所示：

④实验步骤为：A、闭合开关S₁，断开开关S₂，读出电压表的示数为U₁；B、闭合开关S₁、S₂读出电压表示数为U₂；
⑤由R=$\frac{U}{I}$可知待测电阻大小为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}}{{R}_{2}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₂．
故答案为：（1）①BD；②0～3V；③电路如上图；④A、闭合开关S₁，断开开关S₂，读出电压表的示数为U₁；B、闭合开关S₁、S₂读出电压表示数为U₂；⑤$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₂．

点评 此题主要考查学生对于利用单电表加定值电阻测量待测电阻的实验的理解和掌握，属于难点，难度程度较大．