Question

16．某物理实验小组用下列器材进行实验，描绘一种特殊元件的伏安特性曲线，所测数据记录在表格中：
器材：A．待测元件Rx
B．电流表A（0～50mA，内阻约为200Ω）
C．电压表V₁（0～3V，内阻约为10kΩ）
D．电压表V₂（0～6V，内阻约为15kΩ）
E．滑动变阻器R₁（0～20Ω，2A）
F．滑动变阻器R₂（0～200Ω，0.2A）
G．学生电源（直流4V）
H．开关及导线

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U/V	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.9	2.2	4.2	6.7	11.9	19.0	23.8	30.0	37.1

（1）为了调节方便，尽可能准确测量，电压表应选C，滑动变阻器应选E．（填器材前面的序号）
（2）从如图1的几个电路图中，选出合适的实验电路图C．

（3）在坐标纸上用描点法画出元件的伏安特性（I～U）曲线，如图2所示．
（4）若该元件的最佳工作电压为2.8V，现用电动势为4V，内阻r=5Ω的电源为其供电，则要在电路中串联一个阻值为R=35Ω的电阻，才能使其处于最佳工作状态．

Answer 1

分析 （1）根据元件的额定电压确定电压表，从减小误差和可操作性角度确定滑动变阻器．
（2）根据实验要求电流从零调可知变阻器应用分压式接法，根据待测电阻远小于电压表内阻可知，电流表应用外接法；
（4）根据闭合电路的欧姆定律即可求出串联电阻的电阻值．

解答 解：（1）由表格中的数据可知，测量的最大电压是3V，所以选择的电压表是量程3V的C；由于测量过程中的电压是从0开始，所以实验使用滑动变阻器的分压式接法，要选择电阻值比较小的E．
（2）待测电阻的电阻值约为：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.0}{3.71×1{0}^{-3}}$=81Ω＜R_A
即待测元件的电阻值小于电流表的电阻值，所以测量电路需要使用电流表外接法．由于测量过程中的电压是从0开始，所以实验使用滑动变阻器的分压式接法．则实验的原理图应选择C；
（4）由图可知，该元件的最佳工作电压为2.8V，此时电流I=32mA，设需要串联一个电阻值为R的电阻，则由闭合电路的欧姆定律：I=$\frac{E}{R+{R}_{x}+r}$
代入数据得：R=35Ω
故答案为：（1）C；E；（2）C；（4）如图； （4）35

点评 本题考查伏安特性曲线的描绘实验，对电学实验应明确：①若要求电流从零调时变阻器应用分压式接法．②当待测电阻远小于电压表内阻时，电流表应用外接法．③注意实物图的连接方式．