Question

12．某实验小组设计了如图甲的电路，其中R_T为热敏电阻，电压表量程为3V，内阻R_V约10kΩ，电流表量程为0.5A，内阻R_A约为几欧，R为电阻箱．

（1）该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验．闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下电压表示数U₁、电流表的示数I和电阻箱的阻值R，在I-U坐标系中，将各组U₁、I的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线，如图乙中曲线所示．为了完成该实验，应将导线c端接在a（选填“a”或“b”）点；
（2）利用（1）中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压U₂，U₂的计算式为U₂=U₁+I（R+R_A）；（用U₁、I、R和R_A表示）
（3）实验小组利用（2）中的公式，计算出各组的U₂，将U₂和I的数据也描绘在I-U坐标系中，如图乙中直线所示，根据图象分析可知，电源的电动势E=6.0V，内电阻r=5.0Ω；
（4）在实验中，若已知电流表内阻R_A=4Ω，且电阻箱的阻值调到6Ω，此时热敏电阻消耗的电功率P=0.60W．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）分析电路结构，明确电流表外接法的应用；
（2）根据串并联电路的规律可明确路端电压的表达式；
（3）根据伏安特性曲线可明确电源的电动势和内电阻；
（4）在图中作出等效电源的伏安特性曲线，与曲线的交点为热敏电阻的工作点，则由P=UI可求得电功率．

解答 解：（1）利用伏安法测电阻，由图象可知热敏电阻的阻值远小于电压表电阻，所以采用电流表外接法；故导线c应接在a点；
（2）根据串并联电路规律可知：外电压：
U₂=U₁+I（R+R_A）
（3）电源两端的电压利用欧姆定律可知．利用电源的外特性曲线可知电动势和内电阻．把电流表、电阻箱、电源作为等效电源，等效电源的电动势为6.0，内电阻为r=$\frac{6.0-4.0}{0.4}$=5.0Ω．
（4）等效电源内阻r₀=5.0+4.0+6.0=15Ω； 在I-U图象中作等效电源的伏安特性曲线，如图所示；与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标（2.5，0.24）．所以热敏电阻的电功率为0.60W．
故答案为：（1）a；（2）U₂=U₁+I（R+R_A）；（3）6.0；5.0；（4）0.60．

点评 本题考查电动势和内电阻的测量以及描述伏安特性曲线的实验，要注意本实验中要明确分压接法的应用条件；并注意在实验中应用所学过的物理规律求解功率及电阻等．