Question

（12分）小亮同學為研究某電學元件（最大電壓不超過2.5V，最大電流不超過0.55A）的伏安特性曲線，在實驗室找到了下列實驗器材：
A．電壓表（量程是3V，內阻是6kΩ的伏特表）
B．電壓表（量程是15V，內阻是30kΩ的伏特表）
C．電流表（量程是0.6A，內阻是0.5Ω的安培表）
D．電流表（量程是3A，內阻是0.1Ω的安培表）
F．滑動變阻器（阻值范圍0~5Ω），額定電流為0.6A
G．滑動變阻器（阻值范圍0~100Ω），額定電流為0.6A
直流電源（電動勢E＝3V，內阻不計）
開關、導線若干。
該同學設計電路并進行實驗，通過實驗得到如下數據（I和U分別表示電學元件上的電流和電壓）。

I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

①為提高實驗結果的準確程度，電流表選    ；電壓表選     ；滑動變阻器選   。（以上均填寫器材代號）

②請在上面的方框中畫出實驗電路圖；
③在圖（a）中描出該電學元件的伏安特性曲線；

④據圖（a）中描出的伏安特性曲線可知，該電學元件的電阻隨溫度而變化的情況為：                                 ；

⑤把本題中的電學元件接到圖（b）所示電路中，若電源電動勢E=2.0V，內阻不計，定值電阻R=5Ω，則此時該電學元件的功率是_______W。

Answer 1

①C；A；F；（3分）；②如答圖1所示（2分）；③如答圖2所示（2分）；④元件電阻隨溫度升高而增大（2分）；⑤0.14～0.18W均可（3分）。

試題分析：①由于某電學元件的最大電壓不超過2.5V，最大電流不超過0.55A，故為了測量準確，電壓表選擇量程為3V的A，電流表選擇量程為0.6A的C，又由于測量的是伏安特性曲線，故電壓需要從0開始變化，故電路應該采用分壓式，滑變阻器選用較小的阻值，以方便操作，故變阻器選擇F；
②由于待測元件的電阻約為≈4.5Ω，故對于小電阻宜采用電流表外接法，實驗的誤差較小，電路采用分壓式連接，故電路圖為答圖1所示；
③根據表中的數據，描點，連線即可得圖像為答圖2所示；
④由曲線可知，曲線向電壓軸靠近，則說明元件的電阻隨溫度的升高而增大；該項也可以計算出電壓較小時，較大時的電阻值進行比較，也會得出元件的電阻隨溫度的升高而增大的結論。
⑤由于待測元件的電阻是變化的，故我們可以在元件的伏安特性曲線坐標系上再畫出等效電源的特性直線，等效電源的電動勢為2.0V，定值電阻相當于其內阻，故它與元件的曲線相交于一點，則該點對應的電壓與電流值就是元件兩端的電壓和其中通過的電流，故電壓約為0.58V，電流約為0.27A，故電學元件的電功率為P=UI=0.58V×0.27A=0.17W（注意：只要結果在0.14～0.18W均可）。