Question

6．某實驗小組設(shè)計了如圖甲的電路，其中R_r為熱敏電阻，電壓表量程為3V，內(nèi)阻R_v約10kΩ，電流表量程為0.5A，內(nèi)阻R_A=4.0Ω，R為電阻箱．

（1）該實驗小組首先利用該電路進行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實驗．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下電壓表示數(shù)U₁、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，在I-U坐標(biāo)系中，將各組U₁、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示．為了完成該實驗，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在a（選填“a”或“b”）點；
（2）利用（1）中記錄的數(shù)據(jù)，通過分析計算可得外電路的電壓U₂，U₂的計算式為U₂=U₁+I（U_A+R）；（用U₁、I、R和R_A表示）
（3）實驗小組利用（2）中的公式，計算出各組的U₂，將U₂和I的數(shù)據(jù)也描繪在I-U坐標(biāo)系中，如圖乙中直線所示，根據(jù)圖象分析可知，電源的電動勢E=6.0V，內(nèi)電阻r=5.0Ω；
（4）實驗中，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到8.5Ω時，熱敏電阻消耗的電功率P=0.48W．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）分析電路結(jié)構(gòu)，明確電流表外接法的應(yīng)用；
（2）根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可明確路端電壓的表達式；
（3）根據(jù)伏安特性曲線可明確電源的電動勢和內(nèi)電阻；
（4）將電流表、滑動變阻器以及電源本身內(nèi)阻作為等效電源內(nèi)阻；在圖中作出等效電源的伏安特性曲線，與曲線的交點為熱敏電阻的工作點，則由P=UI可求得電功率．

解答 解：（1）利用伏安法測電阻，由圖象可知熱敏電阻的阻值遠小于電壓表電阻，所以采用電流表外接法；故導(dǎo)線c應(yīng)接在a點；
（2）路端電壓U₂等于外部各部分上的電壓之和；則根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知：外電壓：
U₂=U₁+I（R+R_A）
（3）電源兩端的電壓利用歐姆定律可知．利用電源的外特性曲線可知電動勢和內(nèi)電阻．把電流表、電阻箱、電源作為等效電源，等效電源的電動勢為6.0，內(nèi)電阻為r=$\frac{6-4}{0.4}$=5.0Ω．
（4）等效電源內(nèi)阻r₀=4.0+5+8.5=17.5Ω； 在I-U圖象中作等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點坐標(biāo)（2.4，0.2）．所以熱敏電阻的電功率為P=2.4×0.2=0.48W；
故答案為：（1）a；（2）U₂=U₁+I（R+R_A）；（3）6.0；5.0；（4）0.48．

點評 本題考查描述伏安特性曲線的實驗，要注意本實驗中要明確分壓接法的應(yīng)用條件；并注意在實驗中應(yīng)用所學(xué)過的物理規(guī)律求解功率及電阻等．