Question

6．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲的電路，其中R_r為熱敏電阻，電壓表量程為3V，內(nèi)阻R_v約10kΩ，電流表量程為0.5A，內(nèi)阻R_A=4.0Ω，R為電阻箱．

（1）該實(shí)驗(yàn)小組首先利用該電路進(jìn)行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)．閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下電壓表示數(shù)U₁、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，在I-U坐標(biāo)系中，將各組U₁、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示．為了完成該實(shí)驗(yàn)，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在a（選填“a”或“b”）點(diǎn)；
（2）利用（1）中記錄的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析計(jì)算可得外電路的電壓U₂，U₂的計(jì)算式為U₂=U₁+I（U_A+R）；（用U₁、I、R和R_A表示）
（3）實(shí)驗(yàn)小組利用（2）中的公式，計(jì)算出各組的U₂，將U₂和I的數(shù)據(jù)也描繪在I-U坐標(biāo)系中，如圖乙中直線所示，根據(jù)圖象分析可知，電源的電動(dòng)勢(shì)E=6.0V，內(nèi)電阻r=5.0Ω；
（4）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到8.5Ω時(shí)，熱敏電阻消耗的電功率P=0.48W．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）分析電路結(jié)構(gòu)，明確電流表外接法的應(yīng)用；
（2）根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可明確路端電壓的表達(dá)式；
（3）根據(jù)伏安特性曲線可明確電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
（4）將電流表、滑動(dòng)變阻器以及電源本身內(nèi)阻作為等效電源內(nèi)阻；在圖中作出等效電源的伏安特性曲線，與曲線的交點(diǎn)為熱敏電阻的工作點(diǎn)，則由P=UI可求得電功率．

解答 解：（1）利用伏安法測(cè)電阻，由圖象可知熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表電阻，所以采用電流表外接法；故導(dǎo)線c應(yīng)接在a點(diǎn)；
（2）路端電壓U₂等于外部各部分上的電壓之和；則根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知：外電壓：
U₂=U₁+I（R+R_A）
（3）電源兩端的電壓利用歐姆定律可知．利用電源的外特性曲線可知電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．把電流表、電阻箱、電源作為等效電源，等效電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0，內(nèi)電阻為r=$\frac{6-4}{0.4}$=5.0Ω．
（4）等效電源內(nèi)阻r₀=4.0+5+8.5=17.5Ω； 在I-U圖象中作等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)（2.4，0.2）．所以熱敏電阻的電功率為P=2.4×0.2=0.48W；
故答案為：（1）a；（2）U₂=U₁+I（R+R_A）；（3）6.0；5.0；（4）0.48．

點(diǎn)評(píng) 本題考查描述伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，要注意本實(shí)驗(yàn)中要明確分壓接法的應(yīng)用條件；并注意在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用所學(xué)過(guò)的物理規(guī)律求解功率及電阻等．