Question

20．現(xiàn)用伏安法研究某電子器件R₁（6V，2.5W）的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整（直接測(cè)量的變化范圍盡可能大一些），備有下列器材：
A、直流電源（6V，內(nèi)阻不計(jì)）；
B、電流表G（滿偏電流3mA，內(nèi)阻R_g=10Ω）：
C、電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻大約1Ω）；
D、滑動(dòng)變阻器R₄（0～20Ω，額定電流10A）；
E、滑動(dòng)變阻器R₅（0～200Ω，額定電流1A）；
F、定值電阻R₀（阻值l990Ω）；
G、開關(guān)與導(dǎo)線若干；

（1）根據(jù)題目提供的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你設(shè)計(jì)出測(cè)量電子器件R₁伏安特性曲線的電路原理圖（R₁可用“”表示，電路圖中元件要標(biāo)出相應(yīng)的字母）．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，為了操作方便且能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用D（填寫器材序號(hào)）
（3）將上述電子器件R₁和另一電子器件R₂接入如圖2（甲）所示的電路中，它們的伏安特性曲線分別如圖2（乙）中ob、oa所示．電源的電動(dòng)勢(shì)E=6.0v，內(nèi)阻忽略不計(jì)．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電阻R₁和R₂消耗的電功率恰好相等，則此時(shí)電阻R₁和R₂阻值的和為20Ω，R₃接入電路的阻值為4Ω．

Answer 1

分析 （1）題目中沒有提供電壓表，可以用靈敏電流計(jì)G和定值電阻串聯(lián)改裝成電壓表，由實(shí)驗(yàn)要求可知本實(shí)驗(yàn)中電流表及電壓表的示數(shù)應(yīng)從零開始變化，根據(jù)分壓及限流的接法可得出實(shí)驗(yàn)的電路圖；
（2）因要求電壓從零開始變化，變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值滑動(dòng)變阻器；
（3）R₁ 和R₂接串聯(lián)，電流相等，讀出電流相等時(shí)的電壓，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求解總電阻，再求出R₃兩端的電壓，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求解R₃電阻．

解答 解：由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，
燈泡的電阻約為R=$\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{36}{2.5}=14.4$Ω，跟電流表內(nèi)阻接近，所以用電流表外接法，電路圖如圖所示．
（2）因要求電壓從零開始變化，變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值的D．
（3）R₁ 和R₂接串聯(lián)，電流相等，由U-I圖象讀出電流I=0.25A，對(duì)應(yīng)的電壓為U=2.5V，
所以R₁ 和R₂的電阻為：R₁=R₂=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5}{0.25}$=10Ω，R₁ 和R₂總電阻R=20Ω，
此時(shí)R₃接兩端的電壓U′=E-U=6-2.5×2V=1V，所以R₃=$\frac{U′}{I}$=$\frac{1}{0.25}$=4Ω
故答案為：（1）如圖所示；（2）D；（3）20；4

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)中的儀表選擇及接法的選擇；應(yīng)注意滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應(yīng)用，同時(shí)還應(yīng)明確內(nèi)外接法的不同及判斷．