Question

18．某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等．

（1）使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图（a）所示，读数为10Ω．据此应选择图中的b（填“b”或“c”）电路进行实验；
（2）连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐增大（填“增大”或“减小”）；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验；
（3）如图（d）是根据实验数据作出的U-I图线，由图可判断元件Y（填“X”和“Y”）是非线性元件；
（4）该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图（e）所示，闭合S₁和S₂，电压表读数为3.00V；断开S₂，读数为1.00V．利用图（d）可算得E=3.2V．r=0.50Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）．

Answer 1

分析 电阻的大小等于表盘的读数乘以倍率．根据元件X的电阻大小确定电流表的内外接．
先分析电路的连接方式即串联，然后根据滑动变阻器的正确使用方法进行分析．
根据图象得特点判断元件是否是非线性元件；
根据闭合电路欧姆定律列出等式求解电动势E和内阻r．

解答 解：（1）使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图（a）所示，读数为10Ω．
元件X的电阻远小于电压表内阻，电流表采用外接法误差较小，因此需要选择图b所示实验电路．
（2）连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，并联支路电压增大，电流表的示数逐渐增大；
（3）如图（d）是根据实验数据作出的U-I图线，由图可判断元件Y是非线性元件；
（4）根据U-I图线得出元件X的电阻R=$\frac{3}{0.3}$=10Ω；
闭合S₁和S₂，电压表读数为3.00V；断开S₂，读数为1.00V，
根据闭合电路欧姆定律列出等式
E=3+$\frac{3}{10}$×r
E=1+$\frac{1}{10}$×（r+21）
解得：E=3.2V．r=0.50Ω
故答案为：（1）10；b（2）增大；（3）Y（4）3.2；0.50

点评 知道串联电路中电阻、电流和电压的关系，会正确使用滑动变阻器，会根据欧姆定律判断电压表和电流表示数的变化．
关键掌握滑动变阻器分压式和限流式的区别，电流表内外接的区别，以及会通过图线求解电源的电动势和内阻．