Question

7．某物理實(shí)驗(yàn)小組用下列器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)描繪一種特殊元件的伏安特性曲線，所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在表格中．

序號(hào)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U/V	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.9	2.2	4.2	6.7	11.9	19.0	23.8	30.0	37.1

器材有：A．待測(cè)元件R_x B．電流表A（0～50mA，內(nèi)阻約為200Ω）
C．電壓表V₁（0～3V，內(nèi)阻約為10kΩ）      D．電壓表V₂（0～6V，內(nèi)阻約為15kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（0～20Ω，2A）            F．滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω，0.2A）
G．學(xué)生電源（直流4V）                     H．開關(guān)及導(dǎo)線
（1）為了調(diào)節(jié)方便，并使測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選V₁，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁．（填器材符號(hào)）
（2）在圖1虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．

（3）在圖2坐標(biāo)紙上用描點(diǎn)法畫出元件的伏安特性曲線．
（4）若該元件的最佳工作電壓為2.8V，現(xiàn)用電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻r=1Ω的電源為其供電，則要在電路中串聯(lián)一個(gè)阻值為R=39Ω的電阻，才能使其處于最佳工作狀態(tài)．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元件的額定電壓確定電壓表，從減小誤差和可操作性角度確定滑動(dòng)變阻器．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電流從零調(diào)可知變阻器應(yīng)用分壓式接法，根據(jù)待測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻可知，電流表應(yīng)用外接法；
（3）描點(diǎn)法作圖的關(guān)鍵是認(rèn)真描點(diǎn)畫出平滑的曲線即可．
（4）根據(jù)閉合電路的歐姆定律即可求出串聯(lián)電阻的電阻值．

解答 解：（1）由表格中的數(shù)據(jù)可知，測(cè)量的最大電壓是3V，所以選擇的電壓表是量程3V的V₁；由于測(cè)量過程中的電壓是從0開始，所以實(shí)驗(yàn)使用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，要選擇電阻值比較小的R₁．
（2）待測(cè)電阻的電阻值約為：${R}_{x}=\frac{U}{I}=\frac{3.0}{37.1×1{0}^{-3}}=81Ω$＜R_A
即待測(cè)元件的電阻值小于電流表的電阻值，所以測(cè)量電路需要使用電流表外接法．由于測(cè)量過程中的電壓是從0開始，所以實(shí)驗(yàn)使用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法．則實(shí)驗(yàn)的原理圖如圖．
（3）將表格中的數(shù)據(jù)先在圖中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線連接如圖；
（4）該元件的最佳工作電壓為2.8V，設(shè)需要串聯(lián)一個(gè)電阻值為R的電阻，則由閉合電路的歐姆定律：$U=\frac{E}{R+{R}_{x}+r}$
代入數(shù)據(jù)得：R=39Ω
故答案為：（1）V₁，R₁；（2）如圖；（3）如圖； （4）39

點(diǎn)評(píng) 對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)明確：①若要求電流從零調(diào)時(shí)變阻器應(yīng)用分壓式接法．②當(dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)，電流表應(yīng)用外接法．③注意實(shí)物圖的連接方式．