Question

10．某同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)自動鉛筆筆芯的電阻隨溫度升高而變小．在實驗室中，他取一段長為16cm的自動鉛筆筆芯，用多用電表測量其電阻大約為4Ω．該同學(xué)要較精確測量鉛筆芯的電阻，現(xiàn)有下述器材可供選擇
A．直流電源3V，內(nèi)阻不計；
B．直流電流表0～3A（內(nèi)阻0.1Ω）
C．直流電流表0～600mA（內(nèi)阻0.5Ω）
D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻3kΩ）
E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻200kΩ）
F．滑動變阻器（10Ω，1A）
G．滑動變阻器（1kΩ，300mA）
①除開關(guān)、導(dǎo)線外，實驗中能夠在電壓表上從零開始讀取若干組數(shù)據(jù)，需要選用的器材有：ACDF（填寫字母代號）；
②用線條代替導(dǎo)線，連接實驗電路；
③該同學(xué)在表中記錄了實驗數(shù)據(jù)，請你根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上畫出該鉛筆芯的伏安特性曲線；

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U/V	0	0.3	0.5	0.7	1.0	1.2	1.5	1.7	2.0	2.2
I/A	0	0.08	0.13	0.18	0.25	0.30	0.36	0.39	0.43	0.45

④該同學(xué)又利用鉛筆芯制成一個魔術(shù)道具，將“1.2V、1.2W”的小燈泡與一段適當(dāng)長度的該鉛筆芯串聯(lián)，接到一節(jié)電動勢為1.5V、內(nèi)阻為0.2Ω的紐扣電池兩端，若鉛筆芯長度合適，小燈泡的電壓低于0.8V時，燈泡基本不發(fā)光；點燃火柴給鉛筆芯加熱，就會發(fā)現(xiàn)小燈泡亮起來，火柴熄滅，燈泡隨之熄滅．請你給他一個建議，應(yīng)當(dāng)取用長為3.4cmcm的鉛筆芯串接在電路中，才能發(fā)生上述神奇的現(xiàn)象．

Answer 1

分析 采用伏安法測電阻，根據(jù)電源電動勢選取電壓表，根據(jù)歐姆定律求得電流值范圍選取電流表，為了電壓從零開始應(yīng)選取滑動變阻器分壓接法，然后選取滑動變阻器；
根據(jù)實驗原理連接電路圖，注意滑動變阻器分壓接法，電流表內(nèi)接還是外接；
I-U圖象斜率的倒數(shù)代表電阻，結(jié)合數(shù)學(xué)知識選擇圖象；
根據(jù)歐姆定律計算電阻值然后選擇長度．

解答 解：（1）電源電動勢為3V，故電壓表選D，電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{4}$A=0.75A，若選取3A量程，則指針偏轉(zhuǎn)不及刻度的$\frac{1}{3}$，誤差較大，故電流表選C，滑動變阻器分壓接法，選取小電阻即可，故選擇器材為：ACDF．
（2）電壓表上從零開始讀取，所以選擇滑動變阻器分壓接法，被測電阻為小電阻，電流表用外接，實物圖如圖：
（3）由描點法可作出筆芯的伏安特性曲線；鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而減小，則I-U圖象的斜率越來越大，故選：C．
（4）小燈泡的電阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=1.2Ω
小燈泡電壓為0.8V時，電流I=$\frac{0.8}{1.2}$=$\frac{2}{3}$A
根據(jù)閉合電路歐姆定律：$\frac{2}{3}$A=$\frac{1.5}{0.2+1.2+R}$
得：R=0.85Ω
$\frac{0.85}{x}=\frac{4}{16}$
得：x=3.4cm
故答案為：（1）ACDF；（2）如圖；（3）C；（4）3.4

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握電流表的內(nèi)外接問題和滑動變阻器的分壓限流接法，知道什么情況下用什么接法．