Question

5．測量一個“水果電池”的電動勢和內電阻：將一銅片和一鋅片分別插入一只蘋果內，就構成了一個簡單的“水果電池”其電動勢約為1.5V．可是這種電池并不能點亮手電筒上的額定電壓為1.5V，額定電流為0.3A的小燈泡，原因是流過小燈泡的電流太小了，經實驗測得還不足3mA．現要求用量程合適的電壓表（內阻較大）、電流表（內阻較小）以及滑動變阻器、開關、導線等實驗器材盡量準確地測定水果電池的電動勢E和內電阻r．
①本實驗的電路應該選擇下面的圖甲或圖乙中的：甲；

②若給出的滑動變阻器有兩種規(guī)格：A（0～30Ω）、B（0～3kΩ）．本實驗中應該選用的滑動變阻器規(guī)格為：B，簡述選用的理由：因電池內阻較大，若選擇A，當滑動觸頭移動時，兩電表示數幾乎不變；
③實驗中測出六組（U，I）的值，在 U-I坐標系中描出圖丙所示的六個點，分析圖中的點跡，可得出水果電池的電動勢為E=1.50V；內電阻為 r=500Ω；（均保留3位有效數字）
④若不計測量中的偶然誤差，根據你在①中所選擇的電路來測量得出的電動勢E和內電阻r（測量值）與真實值相比：電動勢E相等，內電阻r偏大．（均選填“偏大”、“相等”、或“偏小”）

Answer 1

分析 ①電流表的內阻很小，分擔的電壓很小，可以忽略，所以用伏安法測電源電動勢和內阻時，電流表采取外接法誤差較�。�
②通過水果電池的內阻大小，選擇合適的滑動變阻器．
③U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動勢，圖線斜率的絕對值表示水果電池的內阻．
④由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，運用圖象法分析誤差．

解答 解：①水果電池內阻較大，電流表內阻較小，電流表分壓較小，為減小實驗誤差，電流表采取外接法，因此需要選擇圖甲所示實驗電路．
②電源的內阻大約r=$\frac{E}{I}$$\frac{1.5}{3×1{0}^{-3}}$=500Ω，若選用0～30Ω的滑動變阻器，移動滑片，電流基本不變，所以本實驗中滑動變阻器應選用B．
③圖線的縱軸截距等于電源的電動勢，E=1.50V，圖線斜率的絕對值等于內阻，內電阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{1.50}{3×1{0}^{-3}}$=500Ω．
④由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，而電流沒有誤差，運用圖象法分別在U-I圖上由測量數據作出的圖線1和修正誤差后真實值作出的圖線2，由圖看出，電動勢沒有系統(tǒng)誤差，即電動勢值與真實值相等，內阻的測量值偏大．
故答案為：①甲；②B；因電池內阻較大，若選擇A，當滑動觸頭移動時，兩電表示數幾乎不變．
③1.50；500；④相等；偏大．

點評 本題考查了測電源電動勢與內阻實驗，解決本題的關鍵知道實驗誤差的來源，會從U-I圖線中獲取電源的電動勢和內電阻．