Question

（1）某同学为研究某电学元件（最大电压不超过2.5V，最大电流不超过0.55A）的伏安特性曲线，在实验室找到了下列实验器材：
A．电压表（量程是3V，内阻是6kΩ的伏特表）
B．电流表（量程是0.6A，内阻是0.5Ω的安培表）
C．滑动变阻器（阻值范围0～5Ω，额定电流为0.6A）
D．直流电源（电动势E=3V，内阻不计）
E．开关、导线若干．
该同学设计电路并进行实验，通过实验得到如下数据（I和U分别表示电学测量仪器上的电流和电压）．

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请在图1的方框中画出实验电路图，电学元件用R_x表示；
②在图（a）中描出该电学元件的伏安特性曲线；
（2）某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势，该同学利用如图2所示的电路进行实验，图中R₀为已知阻值的定值电阻．
①用该电路测电动势与内阻，测量值和真实值的关系：E_真

＞

 E_测，r_真

＞

 r_测（填“＞”、“＜”或“=”）
②改变电阻箱阻值，取得多组数据．
为了便于用图象法求解电动势与内阻，需要建立合适的坐标系，纵坐标表示

1

U

，横坐标表示

1

R+R0

．

Answer 1

分析：（1）①描绘伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；根据电学元件电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后作出电路图．
②根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，应用描点法作出图象．
（2）在应用图象法处理实验数据时，直线最简单、直观，根据闭合电路的欧姆定律求出求出U与R的关系式，然后答题．

解答：解：（1）①电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；待测元件电阻阻值约为R=

2.5

0.55

≈4.5Ω，

RV

R

=

6000

4.5

≈1333，

R

RA

=

4.5

0.5

=9，

RV

R

＞

R

RA

，应采用电流表外接法，实验电路图如图1所示．
②根据表中实验数据，应用描点法作图，图象如图2所示．
（2）①如果考虑电压表的内阻，根据实验的原理E=U+（

U

R+R0

+

U

RV

）r，得：

1

U

=

1

E

（1+

r

RV

）+

r

E

?

1

R+R0

，
纵轴表示

1

U

，横轴表示

1

R+R0

，考虑电压表的内阻，此时图线的纵轴截距表示

1

E

（1+

r

RV

），
所以E_真大于E_测，r_真大于r_测．
故答案为：（1）①如图1所示． ②如图2所示．

（2）①＞；＞；②

1

U

；

1

R+R0

．

点评：解决本题的关键：知道运用伏阻法测量电源电动势和内阻的原理，会根据图象测量电源的电动势和内阻，将两个非线性关系的物理量，变成两个线性关系的物理量．