Question

12．一實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備探究某種元件Q的伏安特性曲線，他們設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路圖．請回答下列問題：

①考慮電表內(nèi)阻的影響，該元件電阻的測量值小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）真實(shí)值．
②在電路圖中閉合開關(guān)S，電流表、電壓表均有示數(shù)，但無論怎樣移動(dòng)變阻器滑動(dòng)片，總不能使電壓表的示數(shù)調(diào)為零．原因可能是圖1中的f（選填a、b、c、d、e、f）處接觸不良．
③該實(shí)驗(yàn)小組將所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成了如圖2的I-U圖象，元件Q在U=0.8V時(shí)的電阻值是16Ω．
④將元件Q單獨(dú)接在電動(dòng)勢E=2.0V，內(nèi)阻r=4Ω的電源上，則元件Q此時(shí)的電功率是0.21W．（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意與表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定滑動(dòng)變阻器與電流表接法，然后連接實(shí)物電路圖．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)用歐姆定律分析實(shí)驗(yàn)誤差．
（3）根據(jù)歐姆定律求解
（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律，得到元件的實(shí)際電壓與電流的關(guān)系式，在圖上作出圖象，此圖象與元件的伏安特性曲線的交點(diǎn)，表示元件實(shí)際工作狀態(tài)，讀出交點(diǎn)的電壓和電流，求出元件的實(shí)際功率．

解答 解：（1）電流表外接時(shí)，通過元件的電流值的測量值大于真實(shí)值，由歐姆定律可知，該元件的電阻的測量值小于真實(shí)值；
（2）由題意可知，電流與電源應(yīng)相連，不能調(diào)節(jié)到零說明滑動(dòng)變阻器起不到分壓作用，故應(yīng)是f點(diǎn)接觸不良造成的；
（3）該實(shí)驗(yàn)小組將所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成了如圖2的I-U圖象，元件Q在U=0.8V時(shí)的電流為：I=0.05A，
根據(jù)歐姆定律得：R=$\frac{0.8}{0.05}$=16Ω；
（4）若將元件R與一個(gè)R₀=4.0Ω的電阻并聯(lián)，再接至電動(dòng)勢E=1.5V、內(nèi)阻r=2.0Ω的 電源上，
設(shè)元件上的實(shí)際電壓和實(shí)際電流分別為U和I．
根據(jù)閉合電路歐姆定律得：
E=U+Ir
2=U+4I
這是一個(gè)直線方程，把該直線在元件的伏安特性曲線圖上畫出，如圖所示．

這兩條曲線的交點(diǎn)為：U=1.4V、I=0.15A，同時(shí)滿足了電路結(jié)構(gòu)和元件的要求，
元件的實(shí)際功率為：P=UI=1.4×0.15=0.21W
故答案為：（1）小于；（2）f；（3）16；（4）0.21

點(diǎn)評 此圖象中的切線只能定性分析電阻的變化，而不能求出電阻的大�。�求元件電功率，應(yīng)該使用圖象法，這是處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常用方法．