Question

现用伏安法研究某电子器件 R₁（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整（直接测量的变化范围尽可能大一些），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 I_g=3mA，内阻  R_g=10Ω）；
C．电流表 A（0～0.6A，内阻未知）；  D．滑动变阻器（0～20Ω，5A）；
E．滑动变阻器（0～200Ω，1A）；  F．定值电阻 R₀（阻值1990Ω）；
G．开关与导线若干；

①根据题目提供的实验器材，请你在方框中设计出测量电子器件R₁伏安特性曲线的电路原理图（R₁可用“”表示）．
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

 

．（填写器材序号）
③将上述电子器件R₁和另一电子器件R₂接入如图（甲）所示的电路中，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R₃接入电路的阻值为

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）题目中没有提供电压表，可以用灵敏电流计G和定值电阻串联改装成电压表，由实验要求可知本实验中电流表及电压表的示数应从零开始变化，根据分压及限流的接法可得出实验的电路图；
（2）因要求电压从零开始变化，变阻器用分压接法，应选小阻值滑动变阻器；
（3）R₁和R₂串联使用，因此它们的电流相等，根据图乙可以求出当电流相等时，它们的电压值，然后根据闭合电路欧姆定律求解．

解答：解：（1）没有电压表，可以用电流表G与定值电阻R₀改装成电压表测电压，电压表内阻为1990Ω+10Ω=2000Ω；由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡的电阻约为R=

U2

P

=

62

2.5

=Ω，电压表内阻为2000Ω，电压表内阻远大于电子元件电阻，因此电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．
（2）滑动变阻器采用分压接法，在保证电路安全的前提下为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器选D．
（3）R₁和R₂接串联，电流相等，电阻消耗的功率相等，则电阻阻值相等，电阻两端电压相等，
由U-I图象读出电流I=0.25A，对应的电压为U=2.5V，所以R₁和R₂的电阻为：R₁=R₂=

U

I

=

2.5V

0.25A

=10Ω，
R₁和R₂总电阻R=20Ω，此时R₃接两端的电压U′=E-U=6-2.5×2V=1V，所以R₃=

U′

I

=

1V

0.25A

=4Ω；
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）D；（3）4．

点评：本实验考查了仪器选择、电路设计、滑动变阻器两种接法等问题，由U-I图象找出电压、电流关系，熟练应用串联电路特点及欧姆定律是正确解题的关键．