Question

（1）某同學(xué)為研究某電學(xué)元件（最大電壓不超過(guò)2.5V，最大電流不超過(guò)0.55A）的伏安特性曲線，在實(shí)驗(yàn)室找到了下列實(shí)驗(yàn)器材：
A．電壓表（量程是3V，內(nèi)阻是6kΩ的伏特表）
B．電流表（量程是0.6A，內(nèi)阻是0.5Ω的安培表）
C．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～5Ω，額定電流為0.6A）
D．直流電源（電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻不計(jì)）
E．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．
該同學(xué)設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示電學(xué)測(cè)量?jī)x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(qǐng)?jiān)趫D1的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，電學(xué)元件用R_x表示；
②在圖（a）中描出該電學(xué)元件的伏安特性曲線；
（2）某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測(cè)定一種特殊電池的電動(dòng)勢(shì)，該同學(xué)利用如圖2所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中R₀為已知阻值的定值電阻．
①用該電路測(cè)電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，測(cè)量值和真實(shí)值的關(guān)系：E_真

＞

 E_測(cè)，r_真

＞

 r_測(cè)（填“＞”、“＜”或“=”）
②改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)．
為了便于用圖象法求解電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，需要建立合適的坐標(biāo)系，縱坐標(biāo)表示

1

U

，橫坐標(biāo)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(yīng)從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；根據(jù)電學(xué)元件電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法，然后作出電路圖．
②根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，應(yīng)用描點(diǎn)法作出圖象．
（2）在應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，直線最簡(jiǎn)單、直觀，根據(jù)閉合電路的歐姆定律求出求出U與R的關(guān)系式，然后答題．

解答：解：（1）①電壓與電流從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；待測(cè)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(yīng)采用電流表外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示．
②根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，圖象如圖2所示．
（2）①如果考慮電壓表的內(nèi)阻，根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(nèi)阻，此時(shí)圖線的縱軸截距表示

1

E

（1+

r

RV

），
所以E_真大于E_測(cè)，r_真大于r_測(cè)．
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(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵：知道運(yùn)用伏阻法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理，會(huì)根據(jù)圖象測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，將兩個(gè)非線性關(guān)系的物理量，變成兩個(gè)線性關(guān)系的物理量．