Question

在研究某电路元件的伏安特性时，得到了如下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），滑动变阻器R₂（1KΩ 0.2A）．
（1）实验中电压表应选择

V₂

，电流表应选择

A₁

，滑动变阻器应选择

R₁

（选填写器材的字母代号）．
（2）请在答题卡中将图中的实物连线补充完整．
（3）通过伏安特性曲线可知，随着电压的增大此元件的电阻

减小

（选填“不变”、“增加”或“减小”）
（4）实验结束后，应先断开开关，拆除

电源

两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．
（5）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

0.26

W．

Answer 1

分析：（1）根据表中给出的数据可以选择出电流表及电压表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，要选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）先确定滑动变阻器与电流表的接法，然后连接实物电路图．
（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）实验结束，拆卸电路时，应断开开关，然后拆除电源两端连线，再拆除其它连线．
（5）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，电流表应选择A₁；在保证安全的前提下，为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选R₁．
（2）应用伏安法测元件的伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器要采用分压接法；
由图象可知，随电压的增大，元件的电阻减小，当电压为3V元件电阻较大，此时元件电阻约为：
R=

U

I

=

3N

0.005A

=600Ω，

R

RA1

=

600Ω

10Ω

=60，

RV2

R

=

150000Ω

600Ω

=250，

RV2

R

＞

R

RA1

，电流表应采用外接法，电路图如图所示．
（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）实验结束后，应先断开开关，拆除 电源两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．
（5）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 （0.25～0.27W均正确）；
故答案为：（1）V₂；A₁；R₁；（2）实物电路图如图所示；（3）减小；（4）电源；（5）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．