Question

在研究某电路元件的伏安特性时，得到了如图所示的伏安特性曲线．备用器材有电压表V₁（量程为3V，内阻约为6kΩ），电压表V₂（量程为15V，内阻约为150kΩ），电流表A₁（量程为150mA，内阻约为10Ω），电流表A₂（量程为3A，内阻约为0.3Ω），滑动变阻器R₁（20Ω 1A），R₂（1KΩ 0.2A）．
（1）实验中电压表应选择______，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______（选填写器材的字母代号）．
（2）请将图中的实物连线补充完整．
（3）通过伏安特性曲线可以知道随着电压的提高此元件的电阻______（选填“不变”、“增加”或“减小”）
（4）把此元件和电阻为99欧姆的标准电阻串联接在电动势为10V，内阻为1Ω的电源两端，此时电源的输出功率为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据表中给出的数据可以选择出电流表及电压表；根据电路的接法可以得出滑动变阻器；
（2）根据实验的原理得到原理图，再依次将各元件连接即可得出实物图；
（3）由伏安特性曲线的斜率变化可得出该元件电阻的变化；
（4）在I-U图象中作出定值电阻的伏安特性曲线，图象的交点为两元件的工作状态，由交点坐标可得出电流值与电压值，再由功率公式可求得电源的输出功率．
解答：解：（1）由表中数据可得，电压最大值接近12V，故电压表应选择V₂   
电路中电流最大为100mA，故电流表应选择 A₁    
在测量伏安特性曲线时，要求电流从零开始调节，故应采用分压接法，滑动变阻器选择小电阻R₁   
（2）本实验采用的是滑动变阻器分压接法，电流表采用分压接法；根据原理图依次将各元件连接，一般选连接串联部分，再连接并联部分；
（3）I-U图象中，图象的斜率表示电阻的倒数，由图象可知，斜率增大，故电阻减小；
（4）在原图中再作出以99Ω等效为电源内阻时的伏安特性曲线，如下图，则两图象的交点纵坐标为电路中的电流25mA；此时灯泡两端的电压为7.9V；则电源的输出总电压U=7.9+IR=9.88V；
由P=UI可求得电源的输出功率P=UI=9.88×0.025W≈0.26W；
 故答案为：（1）V₂； A₁；R₁； （2）如上图；（3）减小；（4）0.26．
点评：本题考测量小灯泡的伏安特性曲线实验，注意在最后的数据处理时，采用了图象的方法；应注意学会图象法在解题中的应用．