Question

一種半導體材料電學元件，電路符號為“”，其特點導電性能隨電壓而變化．某實驗興趣小組對一只元件的伏安特性曲線進行測繪探究．
①同學們為了描繪該半導體材料元件的伏安特性曲線，測量數據如下表，請在圖1坐標紙上畫出該半導體材料元件的伏安特性曲線．

次數	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
電流I/mA	0	0	0.2	1.8	3.9	8.6	14.0	21.8	33.5	50.0
電壓U/V	0	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.25	2.50

他們選擇以下部分器材進行實驗：
A．直流電源（電動勢3V，內阻很小）；
B．滑動變阻器（0～20Ω）；            
C．滑動變阻器（0～2kΩ）；
D．電壓表（量程3V、內阻約30KΩ）；
E．電流表（量程0.6A、內阻約0.1Ω）；  
F．電流表（量程50mA、內阻約1.3Ω）；
G．待測元件；H．單刀雙擲開關一個，單刀單擲開關一個，導線若干等．
②為了提高測量結果的準確度，電流表應選用

F

．滑動變阻器應選用

B

．（填序號字母）
③將圖2中實驗電路圖補充完整；
④實驗時電壓從零開始調節，開關S₁閉合之前，開關S₂應該置于

b

端（填a或b）；當開始做第

6

組數據的時候，將開關S₂置于另外一端
⑤把此元件和電阻為99歐姆的標準電阻串聯接在電動勢3V，內阻為1Ω的電源兩端，此時電源的輸出功率為

5.1×10^-2W

．

Answer 1

分析：①根據電壓和電流描點作圖，用平滑曲線連接．
②精確、安全的角度選擇合適的器材．
③根據實驗原理，畫出電路圖．
④研究伏安特性曲線時電壓、電流從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，通過二極管的電阻大小確定電流表的內外接．
⑤由圖象找出電源的U-I圖象與此元件U-I圖象交點的坐標值，該坐標值就是該電源與該元件組成閉合電路時的電路電流與到元件兩端的電源，由P=UI可以求出電源的輸出功率．

解答：解：①該元件的伏安特性曲線用平滑曲線連接，如圖所示．

②由表格數據可知，最大電流為50mA，故電流表應選用F；滑動變阻器應采用分壓接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應選B．
③將圖2中實驗電路圖補充完整如圖所示．
④實驗時電壓從零開始調節，開關S₁閉合之前，開關S₂應該置于b端，當開始做第6組數據的時候，將開關S₂置于另外一端．
⑤將標準電阻等效到電源的內部．作出電動勢3V，內阻為100Ω電源的外電壓和電流關系圖線，如圖，交點的縱坐標I=0.0175A，此時外電壓U=E-Ir=3-0.0175×1V≈2.925V，則電源的輸出功率：
P=UI=2.925×0.0175W=5.1×10^-2W．
故答案為：
①半導體材料元件的伏安特性曲線見上．
②F，B
③補充完整的圖見上．
④b，6
⑤5.1×10^-2W

點評：解決本題的關鍵掌握器材選取的原則，以及知道滑動變阻器分壓式和限流式接法的區別，電流表內外接的區別．