Question

10．某同学查阅资料发现自动铅笔笔芯的电阻随温度升高而变小．在实验室中，他取一段长为16cm的自动铅笔笔芯，用多用电表测量其电阻大约为4Ω．该同学要较精确测量铅笔芯的电阻，现有下述器材可供选择
A．直流电源3V，内阻不计；
B．直流电流表0～3A（内阻0.1Ω）
C．直流电流表0～600mA（内阻0.5Ω）
D．直流电压表0～3V（内阻3kΩ）
E．直流电压表0～15V（内阻200kΩ）
F．滑动变阻器（10Ω，1A）
G．滑动变阻器（1kΩ，300mA）
①除开关、导线外，实验中能够在电压表上从零开始读取若干组数据，需要选用的器材有：ACDF（填写字母代号）；
②用线条代替导线，连接实验电路；
③该同学在表中记录了实验数据，请你根据实验数据，在方格纸上画出该铅笔芯的伏安特性曲线；

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U/V	0	0.3	0.5	0.7	1.0	1.2	1.5	1.7	2.0	2.2
I/A	0	0.08	0.13	0.18	0.25	0.30	0.36	0.39	0.43	0.45

④该同学又利用铅笔芯制成一个魔术道具，将“1.2V、1.2W”的小灯泡与一段适当长度的该铅笔芯串联，接到一节电动势为1.5V、内阻为0.2Ω的纽扣电池两端，若铅笔芯长度合适，小灯泡的电压低于0.8V时，灯泡基本不发光；点燃火柴给铅笔芯加热，就会发现小灯泡亮起来，火柴熄灭，灯泡随之熄灭．请你给他一个建议，应当取用长为3.4cmcm的铅笔芯串接在电路中，才能发生上述神奇的现象．

Answer 1

分析 采用伏安法测电阻，根据电源电动势选取电压表，根据欧姆定律求得电流值范围选取电流表，为了电压从零开始应选取滑动变阻器分压接法，然后选取滑动变阻器；
根据实验原理连接电路图，注意滑动变阻器分压接法，电流表内接还是外接；
I-U图象斜率的倒数代表电阻，结合数学知识选择图象；
根据欧姆定律计算电阻值然后选择长度．

解答 解：（1）电源电动势为3V，故电压表选D，电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{4}$A=0.75A，若选取3A量程，则指针偏转不及刻度的$\frac{1}{3}$，误差较大，故电流表选C，滑动变阻器分压接法，选取小电阻即可，故选择器材为：ACDF．
（2）电压表上从零开始读取，所以选择滑动变阻器分压接法，被测电阻为小电阻，电流表用外接，实物图如图：
（3）由描点法可作出笔芯的伏安特性曲线；铅笔芯的电阻随温度的升高而减小，则I-U图象的斜率越来越大，故选：C．
（4）小灯泡的电阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=1.2Ω
小灯泡电压为0.8V时，电流I=$\frac{0.8}{1.2}$=$\frac{2}{3}$A
根据闭合电路欧姆定律：$\frac{2}{3}$A=$\frac{1.5}{0.2+1.2+R}$
得：R=0.85Ω
$\frac{0.85}{x}=\frac{4}{16}$
得：x=3.4cm
故答案为：（1）ACDF；（2）如图；（3）C；（4）3.4

点评 解决本题的关键掌握电流表的内外接问题和滑动变阻器的分压限流接法，知道什么情况下用什么接法．