Question

某研究性学习小组通过实验探究一电器元件(用表示)的伏安特性曲线。他们通过选择器材、设计电路在实验中测得该元件两端的电压与通过它的电流的数据如下表：

他们在实验室备有下列器材：

A．灵敏电流计G：量程3 mA，内阻R_g＝100 Ω

B．电流表A：量程500 mA，内阻R_A＝1 Ω

C．滑动变阻器R₁：阻值0～5 Ω

D．滑动变阻器R₂：阻值0～100 Ω

E．电阻箱R₃：阻值0～9 999 Ω

F．电源E：电动势4 V，内阻不计

G．开关S及导线若干

请回答下列问题。

(1)实验前，需把灵敏电流计G改装成量程为3 V的电压表以满足测量要求，则电阻箱R₃接入的阻值为________Ω；

(2)为了调节方便，测量的准确度较高，请在空白框中画出设计的实验电路图，并将所选器材的符号标注到电路图中_________；

(3)根据表格中的数据作出的I－U图象如图所示，当流过该元件的电流为0.34 A时，该元件的电阻为________Ω；(结果保留两位有效数字)

(4)将该元件和一阻值为6 Ω的电阻串联后接在一电动势为3 V、内阻不计的电源上，该元件的功率为________W。(结果保留两位有效数字)

Answer

900 3.8 0.35(0.33～0.37)

【解析】

(1)[1]．根据电表改装原理可知，灵敏电流计改装成电压表需要串联一个大电阻，根据串联电路规律可解得：

R′＝＝900 Ω。

(2)[2]．根据表格数据和要求，滑动变阻器应采用分压式接法，且分压式接法中滑动变阻器应选总阻值较小的R1；将灵敏电流计G串联电阻箱R3，接入的阻值为R′＝900 Ω改装成量程为3 V的电压表，则电压表的内阻为RV＝1 000 Ω；由于电流表的内阻已知，所以改装后的电流表应选用内接法。电路图如图所示：

(3)[3]．根据图线知，当电流为0.34 A时，该元件两端的电压为1.3 V，该元件的电阻为

Rx＝＝3.8 Ω。

(4)[4]．将该元件和一阻值为6 Ω的电阻串联后接在一电动势为3 V的电源上，相当于元件接在电动势为3 V，内阻为6 Ω的电源上，在元件的I－U图象中做出该电源的外特性曲线如图：

图象的交点为(1.1 V，0.32 A)，故该元件的功率为

P＝1.1 V×0.32 A＝0.35 W。