Question

某學校興趣小組利用如圖1所示的電路做了一個探究性實驗，電路中B是一個黑箱，內部連接了一個電學元件，圖中的電壓表與電流表均為理想電表．下表是該小組所測得的實驗數據，但由于一個疏忽，將電路中的兩個電壓表誤寫成U₁和U₂，沒有與電路中的V和V?對應起來．他們利用坐標紙，作了適當的圖線，并成功地完成了探究實驗．

I （A）	0.12	0.21	0.29	0.34	0.42	0.47	0.50
U1 （V）	0.20	0.40	0.60	0.80	1.20	1.60	2.00
U2（V）	4.20	3.55	2.95	2.50	1.70	1.05	0.50

（1）實驗小組已經在坐標紙中正確地標出了數據點，請你在上述基礎上完成電學元件B的U-I圖（圖2）并作好標記“B”（允許在坐標紙上作多個圖進行研究，但必須明確標示出哪個圖是“B”）；
（2）黑箱B中的電學元件最有可能是

 

A．小燈炮
B．定值電阻
C．半導體熱敏電阻
D．半導體二極管
（3）上述實驗電路中電源電動勢為

 

V，電源內阻為

 

Ω．（保留兩位有效數字）
（4）上述電路中的滑動變阻器阻值調整為5Ω時，黑箱B消耗的電功率約為

 

W．

Answer 1

分析：1、根據電學元件B的U-I圖象的特點求解；
2、根據電學元件B的U-I圖象和歐姆定律求解；
3、作出電源U-I圖象，根據電源U-I圖象縱坐標的截距和直線的斜率的物理意義求解；
4、電源的U-I圖線與電學元件B的伏安特性曲線的交點的橫縱坐標表示此時的電流和電壓，根據P=UI求出電學元件B的實際功率．

解答：解：（1）對于電學元件B，電流增大，電壓增大，所以如下圖所示

（2）根據電學元件B的U-I圖象和歐姆定律得電流增大，電阻增大，
所以黑箱B中的電學元件最有可能是小燈炮，
故選：A．
（3）作出電源U-I圖象，

在U-I圖象中圖象與縱坐標的交點等于電源的電動勢，
所以由圖可以讀出電源的電動勢為5.0V，
圖象中的斜率表示電源的內阻和電學元件B的電阻之和，
由于電學元件B的電阻隨電流的增大而變化，電流較小時變化較小，所以根據歐姆定律可以計算出電流較小時元件B的阻值，
所以r=

△U

△I

-R_B=5.0Ω  
（4）上述電路中的滑動變阻器阻值調整為5Ω時，設元件B的實際電壓和實際電流分別為U和I．
在這個閉合電路中，有  E=U+I（R_滑+r）
代入數據并整理得，U=5-10I
這是一個直線方程，把該直線在電學元件B的U-I圖上畫出，如圖所示．

這兩條曲線的交點為U=1V、I=0.4A，同時滿足了電路結構和元件的要求，
黑箱B實際功率P=UI=1×0.4=0.40W
故答案為：
（1）如圖
（2）A    
（3）5.0，5.0  
（4）0.40

點評：本題考查測定電動勢和內電阻的數據處理，要求能根據公式得出圖象中斜率及截距的含義．本題的技巧是應用數學方法，通過作圖求解B的實際電流和電壓．