Question

16．某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R₁（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，备有下列器材
A．直流电源（6V，内阻不计）         B．电流表G（满偏电流3mA，内阻10Ω）
C．电流表A（0～0.6A，内阻未知）     D．滑动变阻器R（0～20Ω，5A）
E．滑动变阻器R′（0～200Ω，1A）     F．定值电阻R₀（阻值为1990Ω）
G．开关与导线若干
（1）根据题目提供的实验器材，请你设计测量电子元件R₁伏安特性曲线的电路原理图（R₁可用“”表示）（请画在方框内）
（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用D（温馨提示：填写器材前面的字母序号）
（3）将上述电子元件R₁和另一个电子元件R₂接入如图所示的电路甲中，他们的伏安特性曲线分别如图乙中oA．ab所示，电源的电动势E=7.0V，内阻忽略不计，调节滑动变阻器R₃，使电子元件R₁和R₂消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R₁的阻值为10Ω，R₃接入电路的阻值为8.0Ω（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1、2）在该实验中，滑动变阻器采用分压接法，由于没有电压表，因此需要用已知内阻的电流表G进行改装，由此可画出原理图，
在研究该元件的伏安特性曲线时，要求电压从零调节，因此滑动变阻器采用分压接法，所以在选择时选择总阻值较小的，便于调节；
（3）由电表的电子元件R₁和R₂消耗的电功率恰好相等，说明它们的电压和电流相等，根据图象求出此时流过R₁和R₂的电压电流，从而求出R₁的阻值，根据串并联知识进一步求出滑动变阻器接入电路中的电阻值．

解答 解：（1）在研究该元件的伏安特性曲线时，要求电压从零调节，因此滑动变阻器采用分压接法，在该实验中，滑动变阻器采用分压接法，由于没有电压表，因此需要用已知内阻的电流表G进行改装；同时灯泡内阻约为15Ω；故改装后的电压表内阻远大于灯泡内阻，故采用电流表外接法；由此可画出原理图如下所示：

（2）因采用分压接法，故滑动变阻器选择小电阻；故选：D；
（3）电子元件R₁和R₂消耗的电功率恰好相等，说明它们的电压和电流相等，由图（3）乙可知，此时电阻两端的电压为：U=2.5V，电流为：I=0.25A，
根据欧姆定律得：R₁=$\frac{2.5}{0.25}$=10Ω；
根据串并联电路特点，可知，此时流过R₃的电流为：I′=I=0.25A，两端的电压为：U′=E-U=7.0-2×2.5V=2V
则有：R₃=$\frac{2}{0.25}$=8.0Ω
故答案为：（1）如图所示；（2）D；（3）10，8.0

点评 本题考查测量灯泡的伏安特性曲线的方法，要注意电表的改装原理，并能正确利用欧姆定律及串并联电路的规律进行分析求解相关问题．