Question

某物理小組到實驗室做電學實驗，在實驗室的操作臺上有如下實驗器材：
A．電壓表V（量程4V，電阻R約為4.0kΩ）
B．電流表A₁（量程l00mA，電阻RA1約為5Ω）
C．電流表A₂（量程2mA，電阻RA2約為50Ω）
D．滑動變阻器R₁（0～40Ω，額定電流1A）
E．電阻箱R₂（0-999.9Ω）
F．電阻R₀（約為2kΩ）
G．鋰電池（電動勢E標稱值為3.7V，允許最大放電電流為100mA）
H．開關S一只、導線若干
（1）為了研究R₀的伏安特性，小組的一位成員設計了如圖所示的電路原理圖，所選取的相應的器材均標在圖上，其他成員發現該電路有不妥之處，你認為應該怎樣調整？

 

．
（2）在實際操作過程中，發現滑動變阻器R、電流表A已損壞，請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內阻r．
①請你畫出實驗電路圖（標注所用器材符號）．
②為了便于分析，一般采用線性圖象處理數據，請寫出與線性圖象對應的相關物理量問的函數關系式：

1

U

=

 

．

Answer 1

分析：（1）估算R₀中最大電流，確定電流表量程．
（2）滑動變阻器R₁、電流表A₁已損壞，可用余下的器材電壓表V和電阻箱R₂合作測量鋰電池的電動勢E和內阻r．根據閉合歐姆定律，運用數學變形，得出線性圖象對應的相關物理量間的函數關系式．

解答：解：（1）電阻R₀中最大電流約為I_max=

E

R0

=

3.7

2000

═1.85mA，電流表A₁量程太大，用A₂替換．
（2）①電阻箱與電壓表配合，起到電壓表和電流表的作用，電路如圖．
②根據閉合歐姆定律，得
E=U+

U

R2

r  變形得：

1

U

=

1

E

+

r

R2E

如以

1

R2

為橫坐標，以

1

U

為縱坐標，得到的是線性圖象．
故本題答案是：（1）用A₂替換A₁，（2）①電路圖如圖②

1

U

=

1

E

+

r

R2E

點評：測量電源的電動勢常用有三種方法：伏安法、安阻法、伏阻法．電壓表與電阻箱配合或電流表與電阻箱配合等效于電壓表與電流表的作用．