Question

2．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的（6V，2.5W）伏安特性曲线，要求多次测量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R₀=10Ω）
C．电流表A（0-0.6A，内阻未知）
D．滑动变阻器（0〜20Ω，10A）
E．滑动变阻器（0-200Ω，1A）
F．定值电阻R₁（阻值1990Ω）
G．开关与导线若干

（1）根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R₁伏安特性曲线的电路原理图（R₁可用“表示）．（画在方框内（图丙））
（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．（填写器材序号）
（3）将上述电子元件R₁和另一电子元件R₂接入如图所示的电路甲中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中ob、oa所示．电源的电动势E=6.0V，内阻忽略不计．调节滑动变阻器R₃，使电阻R₁和R₂消耗的电功率恰好相等，则此时电阻R₁的阻值为10Ω，R₂接入电路的阻值为4Ω．

Answer 1

分析 （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，所以在选择时选择总阻值较小的，便于调节；
（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，
（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，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，由图乙可知，此时电阻两端的电压为U=2.5V，I=0.25A，
根据欧姆定律得：R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5}{0.25}$=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=6V-2×2.5V=1V
则R₃=$\frac{1}{0.25}$=4Ω
故答案为：（1）如右图所示；（2）D；（3）10，4

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进行分析求解；同时能正确掌握伏安特性曲线的性质和应用．