Question

一种半导体材料电学元件，电路符号为“”，其特点导电性能随电压而变化．某实验兴趣小组对一只元件的伏安特性曲线进行测绘探究．
①同学们为了描绘该半导体材料元件的伏安特性曲线，测量数据如下表，请在图1坐标纸上画出该半导体材料元件的伏安特性曲线．

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
电流I/mA	0	0	0.2	1.8	3.9	8.6	14.0	21.8	33.5	50.0
电压U/V	0	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.25	2.50

他们选择以下部分器材进行实验：
A．直流电源（电动势3V，内阻很小）；
B．滑动变阻器（0～20Ω）；            
C．滑动变阻器（0～2kΩ）；
D．电压表（量程3V、内阻约30KΩ）；
E．电流表（量程0.6A、内阻约0.1Ω）；  
F．电流表（量程50mA、内阻约1.3Ω）；
G．待测元件；H．单刀双掷开关一个，单刀单掷开关一个，导线若干等．
②为了提高测量结果的准确度，电流表应选用

F

．滑动变阻器应选用

B

．（填序号字母）
③将图2中实验电路图补充完整；
④实验时电压从零开始调节，开关S₁闭合之前，开关S₂应该置于

b

端（填a或b）；当开始做第

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组数据的时候，将开关S₂置于另外一端
⑤把此元件和电阻为99欧姆的标准电阻串联接在电动势3V，内阻为1Ω的电源两端，此时电源的输出功率为

5.1×10^-2W

．

Answer 1

分析：①根据电压和电流描点作图，用平滑曲线连接．
②精确、安全的角度选择合适的器材．
③根据实验原理，画出电路图．
④研究伏安特性曲线时电压、电流从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，通过二极管的电阻大小确定电流表的内外接．
⑤由图象找出电源的U-I图象与此元件U-I图象交点的坐标值，该坐标值就是该电源与该元件组成闭合电路时的电路电流与到元件两端的电源，由P=UI可以求出电源的输出功率．

解答：解：①该元件的伏安特性曲线用平滑曲线连接，如图所示．

②由表格数据可知，最大电流为50mA，故电流表应选用F；滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选B．
③将图2中实验电路图补充完整如图所示．
④实验时电压从零开始调节，开关S₁闭合之前，开关S₂应该置于b端，当开始做第6组数据的时候，将开关S₂置于另外一端．
⑤将标准电阻等效到电源的内部．作出电动势3V，内阻为100Ω电源的外电压和电流关系图线，如图，交点的纵坐标I=0.0175A，此时外电压U=E-Ir=3-0.0175×1V≈2.925V，则电源的输出功率：
P=UI=2.925×0.0175W=5.1×10^-2W．
故答案为：
①半导体材料元件的伏安特性曲线见上．
②F，B
③补充完整的图见上．
④b，6
⑤5.1×10^-2W

点评：解决本题的关键掌握器材选取的原则，以及知道滑动变阻器分压式和限流式接法的区别，电流表内外接的区别．