Question

測(cè)量“水果電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻：將一銅片和一鋅片分別插入一只蘋果內(nèi)，就構(gòu)成了簡(jiǎn)單的“水果電池”發(fā)，其電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，可是這種電池并不能點(diǎn)亮額定電壓為1.5V，額定電流為0.3A的手電筒上的小燈泡．原因是流過(guò)小燈泡的電流太小了，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得還不足3mA．現(xiàn)用是量程合適的電壓表、電流表以及滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材盡量精確地測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．
（1）請(qǐng)畫出應(yīng)該采用的電路圖
（2）若給出的滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格：A（0-30Ω）、B（0-3kΩ）．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器

B

（“A”、“B”） 
（3）在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)電壓表的示數(shù)U與電流表示數(shù)I的值，經(jīng)描點(diǎn)得到了一幅U-I圖象，如圖．請(qǐng)?jiān)趫D中根據(jù)各點(diǎn)分布作出圖象，并求出水果電池的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻，分別為E=

1.5

V；  r=

5.6×10³

Ω．（保留2位有效數(shù)字）
（4）若不計(jì)測(cè)量中的偶然誤差，用這種方法測(cè)得出的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值與真實(shí)值相比電動(dòng)勢(shì)E

相等

（填“偏大”“相等”“偏小”）．

Answer 1

分析：（1）電流表的內(nèi)阻很小，分擔(dān)的電壓很小，可以忽略，所以用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，電流表直接與電源串聯(lián)誤差較�。�
（2）通過(guò)水果電池的內(nèi)阻大小，選擇合適的滑動(dòng)變阻器．
（3）U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值表示水果電池的內(nèi)阻．
（4）由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，運(yùn)用圖象法分析誤差．

解答：解：（1）因?yàn)殡娫磧?nèi)阻較大，電流表內(nèi)阻較小，分擔(dān)電壓較小，電流表直接與電源串聯(lián)誤差較�。�
滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，串聯(lián)在電路中，電路圖如圖．   
（2）電源的內(nèi)阻大約r=

E

I

=500Ω，若選用0～30Ω的滑動(dòng)變阻器，移動(dòng)滑片，電流基本不變，所以本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用B．
（3）U-I圖象：

U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值表示水果電池的內(nèi)阻．
U-I圖線的縱軸截距為1.5，知：水果電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，圖線斜率的絕對(duì)值為：
r=

1.50

0.27

×10³Ω=5.6×10³Ω，內(nèi)電阻r=5.6×10³Ω．
（4）由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，而電流沒(méi)有誤差，運(yùn)用圖象法分別在U-I圖上由測(cè)量數(shù)據(jù)作出的圖線1和修正誤差后真實(shí)值作出的圖線2，由圖看出，電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有系統(tǒng)誤差，即電動(dòng)勢(shì)值與真實(shí)值相等，內(nèi)阻的測(cè)量值偏大．
故答案為：（1）如圖
（2）B    
（3）1.5，5.6×10³．
（4）相等

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源，會(huì)從U-I圖線中獲取電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．