Question

13．將一銅片和一鋅片分別插入一只蘋果內(nèi)，就構(gòu)成了簡單的“水果電池”，其電動(dòng)勢約為1V，可是這種電池并不能點(diǎn)亮額定電壓為1V，額定電流為0.3A的手電筒上的小燈泡．原因是流過小燈泡的電流太小了，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得還不足3mA．為了較精確地測定水果電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，現(xiàn)提供以下器材：
電流表A（0-0.6A-3A）；
電壓表V（0-3V-6V）；
靈敏電流計(jì)G（0-5mA，內(nèi)阻R_g=500Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₁（0-20Ω，1A）；
變阻箱R₂（0～999.9Ω）；
開關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材．
（1）為了較精確地測定水果電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，除了導(dǎo)線開關(guān)等還應(yīng)該選擇的儀器為：G、R₂（寫儀器后的字母代號(hào)）
（2）畫出實(shí)驗(yàn)采用的電路圖，并標(biāo)注所選擇的儀器．
（3）寫出實(shí)驗(yàn)中需要記錄的數(shù)據(jù)，并標(biāo)注其物理意義變阻箱示數(shù)R 和靈敏電流的示數(shù)I．
（4）寫出該實(shí)驗(yàn)的測量原理表達(dá)式E=I_g（r+R_g+R）．
（5）若在試驗(yàn)中記錄了五組數(shù)據(jù)，做出如圖所示的圖象，縱坐標(biāo)是電路中電流的倒數(shù)，橫坐標(biāo)是相對(duì)應(yīng)可變電阻的示數(shù)，和兩個(gè)坐標(biāo)的交點(diǎn)如圖象中所標(biāo)，則水果電池的電動(dòng)勢表達(dá)式為$\frac{{R}_{0}}$，內(nèi)阻的表達(dá)式為R-R_g．

Answer 1

分析 （1）通過水果電池的內(nèi)阻大小及電流大小，選擇合適的電流表及滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測量的數(shù)據(jù)；
（4）由閉合電路歐姆定律可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式；
（5）U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動(dòng)勢，圖線斜率的絕對(duì)值表示水果電池的內(nèi)阻．

解答 解：（1）因電流約為3mA，故電流表選擇G即可；
電源的內(nèi)阻大約r=$\frac{E}{I}$=$\frac{1.5}{3{×10}^{-3}}$Ω=500Ω，若選用0～30Ω的滑動(dòng)變阻器，移動(dòng)滑片，電流基本不變，故應(yīng)選擇電阻較大的電阻箱R₂；
（2）由題意可知，本實(shí)驗(yàn)用電阻箱與電流表G串聯(lián)即可求得電動(dòng)勢和內(nèi)電阻；故電路圖如圖所示；
（3）本實(shí)驗(yàn)中需要測量電阻箱示數(shù)R及電流表的讀數(shù)I；
（4）由閉合電路歐姆定律可知：E=I（r+R_g+R）；
（5）由（4）中的表達(dá)式可知：$\frac{1}{I}$=$\frac{{R}_{g}+r}{E}$+$\frac{R}{E}$；
由圖象可知，b=$\frac{{R}_{g}+r}{E}$；
k=$\frac{1}{E}$=$\frac{{R}_{0}}$
解得：k=$\frac{{R}_{0}}$；r=R-R_g；
故答案為：（1）G，R₂；
（3）變阻箱示數(shù)R 和靈敏電流的示數(shù)I；
（4）E=I（r+R_g+R）；
（5）$\frac{{R}_{0}}$；R-R_g

點(diǎn)評(píng) 本題考查測量電動(dòng)勢和內(nèi)阻，要注意根據(jù)題意明確實(shí)驗(yàn)原理，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理明確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法．