Question

7．某物理實驗小組用下列器材進行實驗描繪一種特殊元件的伏安特性曲線，所測數(shù)據(jù)記錄在表格中．

序號	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．滑動變阻器R₁（0～20Ω，2A）            F．滑動變阻器R₂（0～200Ω，0.2A）
G．學生電源（直流4V）                     H．開關(guān)及導線
（1）為了調(diào)節(jié)方便，并使測量盡可能準確，實驗中電壓表應選V₁，滑動變阻器應選R₁．（填器材符號）
（2）在圖1虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖．

（3）在圖2坐標紙上用描點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)用電動勢為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變阻器．
（2）根據(jù)實驗要求電流從零調(diào)可知變阻器應用分壓式接法，根據(jù)待測電阻遠小于電壓表內(nèi)阻可知，電流表應用外接法；
（3）描點法作圖的關(guān)鍵是認真描點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；由于測量過程中的電壓是從0開始，所以實驗使用滑動變阻器的分壓式接法，要選擇電阻值比較小的R₁．
（2）待測電阻的電阻值約為：${R}_{x}=\frac{U}{I}=\frac{3.0}{37.1×1{0}^{-3}}=81Ω$＜R_A
即待測元件的電阻值小于電流表的電阻值，所以測量電路需要使用電流表外接法．由于測量過程中的電壓是從0開始，所以實驗使用滑動變阻器的分壓式接法．則實驗的原理圖如圖．
（3）將表格中的數(shù)據(jù)先在圖中描點，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，設需要串聯(lián)一個電阻值為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

點評 對電學實驗應明確：①若要求電流從零調(diào)時變阻器應用分壓式接法．②當待測電阻遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應用外接法．③注意實物圖的連接方式．