Question

8．2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德列•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，以表彰他们对石墨烯的研究．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	0.80	1.20	1.60	2.00
I/A	0.00	0.10	0.18	0.28	0.38	0.48

实验室提供如下器材：
A．电流表A₁（量程0-0.6A，内阻约为1.0Ω）
B．电流表A₂（量程0-3A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表V₁（量程0-3V，内阻3kΩ）
D．电压表V₂（量程0-15V，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）
（1）除长约14cm的中华绘图2B铅笔芯、稳压直流电源E（6V）、开关和带夹子的导线若干外，还需选用的其它器材有ACE（填选项前字母）；
（2）在图甲的虚线方框中画出实验电路图；
（3）根据表格中数据在图乙的坐标纸上画出铅笔芯的I-U图线．
（4）根据图得铅笔芯的电阻为4.17Ω．

Answer 1

分析 （1）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．
（2）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．
（3）应用描点法作出图象．
（4）根据图象，应用欧姆定律求出铅笔芯的电阻．

解答 解：（1）用伏安法测量，需电压表、电流表和滑动变阻器，因为所处电压和电流的最大值分别为2.00V和0.48A，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．
（2）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．

（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：

（4）由图示图象可知，铅笔芯的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.48}$≈4.17Ω（4.1-4.2均正确）；
故答案为：（1）ACE；（2）如图所示；（3）如图所示；（4）4.17．

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．