Question

（1）某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．電流表（量程是0.6A，內阻是0.5Ω的安培表）
C．滑動變阻器（阻值范圍0～5Ω，額定電流為0.6A）
D．直流電源（電動勢E=3V，內阻不計）
E．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分別表示電學測量儀器上的電流和電壓）．

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請在圖1的方框中畫出實驗電路圖，電學元件用R_x表示；
②在圖（a）中描出該電學元件的伏安特性曲線；
（2）某同學利用電壓表和電阻箱測定一種特殊電池的電動勢，該同學利用如圖2所示的電路進行實驗，圖中R₀為已知阻值的定值電阻．
①用該電路測電動勢與內阻，測量值和真實值的關系：E_真

＞

 E_測，r_真

＞

 r_測（填“＞”、“＜”或“=”）
②改變電阻箱阻值，取得多組數據．
為了便于用圖象法求解電動勢與內阻，需要建立合適的坐標系，縱坐標表示

1

U

，橫坐標表示

1

R+R0

．

Answer 1

分析：（1）①描繪伏安特性曲線電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法；根據電學元件電阻與電表內阻的關系確定電流表的接法，然后作出電路圖．
②根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，應用描點法作出圖象．
（2）在應用圖象法處理實驗數據時，直線最簡單、直觀，根據閉合電路的歐姆定律求出求出U與R的關系式，然后答題．

解答：解：（1）①電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法；待測元件電阻阻值約為R=

2.5

0.55

≈4.5Ω，

RV

R

=

6000

4.5

≈1333，

R

RA

=

4.5

0.5

=9，

RV

R

＞

R

RA

，應采用電流表外接法，實驗電路圖如圖1所示．
②根據表中實驗數據，應用描點法作圖，圖象如圖2所示．
（2）①如果考慮電壓表的內阻，根據實驗的原理E=U+（

U

R+R0

+

U

RV

）r，得：

1

U

=

1

E

（1+

r

RV

）+

r

E

?

1

R+R0

，
縱軸表示

1

U

，橫軸表示

1

R+R0

，考慮電壓表的內阻，此時圖線的縱軸截距表示

1

E

（1+

r

RV

），
所以E_真大于E_測，r_真大于r_測．
故答案為：（1）①如圖1所示． ②如圖2所示．

（2）①＞；＞；②

1

U

；

1

R+R0

．

點評：解決本題的關鍵：知道運用伏阻法測量電源電動勢和內阻的原理，會根據圖象測量電源的電動勢和內阻，將兩個非線性關系的物理量，變成兩個線性關系的物理量．