Question

4．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的規(guī)格為“2.0V，0.5A”．備有下列器材：
A．電源E（電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
B．電壓表V₁（量程0～3V，內(nèi)阻約1kΩ）
C．電壓表V₂（量程0～15V，內(nèi)阻約4kΩ）
D．電流表A₁（量程0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω）
E．電流表A₂（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.6Ω）
F．滑動(dòng)變阻器R₁（0～5Ω，3.0A）
G．滑動(dòng)變阻器R₂（0～200Ω，1.25A）
H．開關(guān)和若干導(dǎo)線
為了盡可能準(zhǔn)確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，請(qǐng)完成以下內(nèi)容．
（1）實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用B，電流表應(yīng)選用E，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用F（請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母）．
（2）圖甲是實(shí)物電路，請(qǐng)你不要改動(dòng)已連接的導(dǎo)線，把還需要連接的導(dǎo)線補(bǔ)上．

（3）某同學(xué)完成該實(shí)驗(yàn)后，又找了另外兩個(gè)元件，其中一個(gè)是由金屬材料制成的，它的電阻隨溫度的升高而增大，而另一個(gè)是由半導(dǎo)體材料制成的，它的電阻隨溫度的升高而減�。�他又選用了合適的電源、電表等相關(guān)器材后，對(duì)其中的一個(gè)元件進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)得通過其中的電流與加在它兩端的電壓數(shù)據(jù)如下表所示：

U/V	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50	1.60
I/A	0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.81	3.20

請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出該元件的I-U圖線；
該元件可能是由半導(dǎo)體（選填“金屬”或“半導(dǎo)體”）材料制成的．
（4）在（3）的基礎(chǔ)上，該同學(xué)進(jìn)一步分析，如果讓一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻為0.5Ω的干電池只對(duì)該元件供電，則該元件消耗的功率為1.0W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程．根據(jù)燈泡的電阻大約值確定滑動(dòng)變阻器．
（2）燈泡的電流和電壓從零開始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，根據(jù)燈泡的電阻確定電流表的內(nèi)外接．
（3）作出I-U圖線，結(jié)合電阻的變化確定是半導(dǎo)體還是金屬導(dǎo)體．
（4）作出干電池外電壓和電流圖線，結(jié)合圖線的交點(diǎn)得出電壓和電流，從而結(jié)合P=UI求出該元件消耗的功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.0V，則電壓表選擇B．由于燈泡的額定電流為0.5A，則電流表選擇E．燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.0}{0.5}Ω=4Ω$，為了便于測(cè)量，滑動(dòng)變阻器選擇F．
（2）燈泡的電流和電壓從零開始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻與電流表內(nèi)阻相當(dāng)，屬于小電阻，電流表采用外接法，實(shí)物連線圖如圖所示．
（3）該元件的I-U圖線如圖所示，由圖線可知，電阻隨著電流增大而減小，屬于半導(dǎo)體材料制成．
（4）作出干電池外電壓與電流關(guān)系圖線如圖所示，交點(diǎn)的電流、電壓為該元件的電流和電壓，則P=UI=0.95×1.1≈1.0W
故答案為：（1）B；E；F．
（2）如圖所示．
（3）I-U圖如圖所示；半導(dǎo)體．
（4）1.0（0.98～1.1之間）

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、描點(diǎn)作圖，確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確連接實(shí)物電路圖的前提與關(guān)鍵，電壓與電流從零開始變化時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法．