Question

【題目】某物理學習小組的同學在研究性學習過程中，用伏安法研究某電子元件R1（6V，2.5W）的伏安特性曲線，要求多次測量盡可能減小實驗誤差，備有下列器材：

A．直流電源（6V，內阻不計）

B．電流表G（滿偏電流3mA，內阻）

C．電流表A（，內阻未知）

D．滑動變阻器R（， 5A）

E．滑動變阻器Rˊ（，）

F．定值電阻R0（阻值）

G．開關與導線若干

（1）根據題目提供的實驗器材，請你設計出測量電子元件R1伏安特性曲線的電路原理圖（R1可用“”表示）。（畫在方框內）_____

（2）在實驗中，為了操作方便且能夠準確地進行測量，滑動變阻器應選用_____。（填寫器材序號）

（3）將上述電子元件R1和另一電子元件R2接入如圖所示的電路甲中，它們的伏安特性曲線分別如圖乙中oa、ob所示。電源的電動勢E=6.0V，內阻忽略不計。調節滑動變阻器R3，使電子元件R1和R2消耗的電功率恰好相等，則此時電子元件R1的阻值為_____，R3接入電路的阻值為_____（結果保留兩位有效數字）。

Answer 1

【答案】 E 10 4

【解析】

（1）描繪燈泡的伏安特性曲線，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法；由題意可知，沒有電壓表，需要用已知內阻的電流表G與定值電阻R0串聯測電壓，燈泡電阻R=U2/P=14.4Ω，電壓表內阻為10+1990=2000Ω，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，電路圖如圖所示：

（2）為方便實驗操作，同時分壓接法時，要求用小電阻，故滑動變阻器應選D。

（3）兩元件串聯，流過它們的電流始圖相等，電子元件R1和R2消耗的電功率恰好相等，說明它們的電壓和電流相等，由圖乙可知，此時電阻兩端的電壓為U=2.5V，I=0.25A，

根據歐姆定律得：R1＝U/I=2.5V/0.25A＝10Ω。根據串并聯電路特點，可知，此時流過R3的電流為：I′=2I=0.5A，兩端的電壓為：U′=E-U=6V-2.5V=3.5V；

R3接入電阻的阻值為：R3=(E-2U)/I=(6-2×2.5)/0.25=4.0Ω；