Question

如圖1所示，將兩個不同的金屬電極插入任何一個水果中就可以做成一個水果電池，但日常生活中我們很少用“水果電池”，這是為什么呢？某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)準(zhǔn)備就此問題進(jìn)行探究．

（1）同學(xué)們通過查閱資料知道將鋅、銅兩電極插入水果中，電動勢大約會有1伏多一點(diǎn)．曉宇同學(xué)找來了一個土豆做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用量程為0～3V、內(nèi)阻約50kΩ的伏特表測其兩極時讀數(shù)為0.96V．但當(dāng)他將四個這樣的水果電池串起來給標(biāo)稱值為“3V，0.5A”的小燈泡供電時，燈泡并不發(fā)光．檢查燈泡、線路均沒有故障，而用伏特表測量其電壓確實(shí)能達(dá)到3V多．據(jù)您猜想，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因應(yīng)當(dāng)是：

 

（不要求寫分析、推導(dǎo)過程）．
（2）曉宇同學(xué)用歐姆表直接測“土豆電池”的兩極，讀得此時的讀數(shù)為30Ω．小麗同學(xué)用靈敏電流表直接接“土豆電池”的兩極，測得電流為0.32mA，根據(jù)前面用伏特表測得的0.96V電壓，由全電路歐姆定律得：r=

E

I

=

0.96

0.32×10-3

Ω=3.0kΩ．因而曉宇同學(xué)說土豆的內(nèi)阻為30Ω，而小麗同學(xué)則說是3kΩ．
請你判斷，用曉宇或小麗同學(xué)的方法測量“土豆電池”的內(nèi)阻，結(jié)果是否準(zhǔn)確，為什么？請分別說明理由．
（3）若實(shí)驗(yàn)室除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電流表A₁（量程為0～0.6A，內(nèi)阻為1Ω）
B．靈敏電流表A₂（量程為0～0.6mA，內(nèi)阻為800Ω）
C．靈敏電流表A₃（量程為0～300μA，內(nèi)阻未知）
D．滑動變阻器R₁ （最大阻值約10Ω）
E．滑動變阻器R₂（最大阻值約2kΩ）
～F．定值電阻（阻值2kΩ）
G．變阻箱（0～9999Ω）
①為了能盡可能準(zhǔn)確測定“土豆電池”的電動勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇的器材是

 

（填器材前的字母代號）．
②在圖2內(nèi)的方框中畫出應(yīng)采用的電路．

Answer 1

分析：（1）“蘋果電池”的內(nèi)阻太大，接燈泡時，電流太小，燈泡功率太小，不會發(fā)光；
（2）曉宇同學(xué)未考慮水果電池本身有電動勢，小麗同學(xué)的測量為扣除電流計內(nèi)電阻；
（3）由題中所給實(shí)驗(yàn)器材可知，可以采用安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻，根據(jù)安阻法測電阻的原理選擇實(shí)驗(yàn)器材，作出實(shí)驗(yàn)電路圖．

解答：解：（1））“蘋果電池”的內(nèi)阻太大，接燈泡時，電流太小，燈泡功率太小，不會發(fā)光；
（2）曉宇的方法不正確，因水果電池本身有電動勢，當(dāng)用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時，歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯(lián)，影響測量的結(jié)果，故測不準(zhǔn)；
小麗同學(xué)測量的誤差也很大．理想狀態(tài)下用電流表測得的是短路電流，伏特表測得的應(yīng)當(dāng)是電源電動勢，但由于水果電池的內(nèi)阻很大，伏特表的內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于水果電池的內(nèi)阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內(nèi)阻亦不準(zhǔn)確．
小麗同學(xué)的測量為扣除電流計內(nèi)電阻；
（3）①安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻需要電阻箱與電流表，由題意可知，水果電池內(nèi)阻很大，通過水果電池的最大電流較小，為保證安全并精確測量，電流表可選B、靈敏電流表A₂（量程為0～0.6mA，內(nèi)阻為800Ω），因此實(shí)驗(yàn)器材可選：B、G．
②安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．

故答案為：（1）水果電池的內(nèi)阻太大．   
（2）小麗同學(xué)測量的誤差很大．理想狀態(tài)下用電流表測得的是短路電流，電壓表測得的應(yīng)當(dāng)是電源電動勢，但由于水果電池的內(nèi)阻很大，電壓表的內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于水果電池的內(nèi)阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內(nèi)阻亦不準(zhǔn)確．   
（3）①B、G；       
②如圖．

點(diǎn)評：本題考查測電池的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)、閉合電路歐姆定律等知識，考查邏輯推理能力、分析綜合能力和實(shí)驗(yàn)探究能力．