Question

8．某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表（內阻約為3kΩ）、電流表（內阻約為1Ω）、定值電阻等．

（1）使用多用電表粗測元件X的電阻，選擇“×1”歐姆擋測量，示數如圖1（a）所示，讀數為10Ω，據此應選擇圖1中的b（填“b”或“c”）電路進行實驗．
（2）連接所選電路，閉合S，滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數逐漸增大（填“增大”或“減小”），依次記錄電流及相應的電壓，將元件X換成元件Y，重復實驗．

（3）圖2（a）是根據實驗數據作出的U-I圖線，由圖可判斷元件Y（填“X”或“Y”）是非線性元件．
（4）該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R=21Ω的定值電阻，測量待測電池組的電動勢E和內阻r，如圖2（b）所示，閉合S₁和S₂，電壓表讀數為3.00V，斷開S₂，讀數為1.00V，利用圖2（a）可算得E=3.2V，r=0.50Ω（結果均保留兩位有效數字，視電壓表為理想電壓表）．

Answer 1

分析 （1）電阻的大小等于表盤的讀數乘以倍率．根據元件X的電阻大小確定電流表的內外接．
（2）先分析電路的連接方式即串聯，然后根據滑動變阻器的正確使用方法進行分析．
（3）根據圖象得特點判斷元件是否是非線性元件；
（4）根據閉合電路歐姆定律列出等式求解電動勢E和內阻r．

解答 解：（1）使用多用電表粗測元件X的電阻，選擇“×1”歐姆擋測量，示數如圖（a）所示，讀數為10Ω．
元件X的電阻遠小于電壓表內阻，電流表采用外接法誤差較小，因此需要選擇圖b所示實驗電路．
（2）連接所選電路，閉合S；滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，并聯支路電壓增大，電流表的示數逐漸增大；
（3）由圖象可知，X電阻不變化；而Y所示電阻隨電壓的變化而變化，則可判斷元件Y是非線性元件；
（4）根據U-I圖線得出元件X的電阻R=$\frac{3}{0.3}$=10Ω；
閉合S₁和S₂，電壓表讀數為3.00V；斷開S₂，讀數為1.00V，
根據閉合電路歐姆定律列出等式
E=3+$\frac{3}{10}$×r
E=1+$\frac{1}{10}$×（r+21）
解得：E=3.2V．r=0.50Ω
故答案為：（1）10，b；（2）增大；（3）Y；（4）3.2，0.50

點評 解答本題應知道串聯電路中電阻、電流和電壓的關系，會正確使用滑動變阻器，會根據歐姆定律判斷電壓表和電流表示數的變化．
同時解題的關鍵在于能掌握滑動變阻器分壓式和限流式的區(qū)別，電流表內外接的區(qū)別，以及會通過圖線求解電源的電動勢和內阻．