Question

16．某中學(xué)生課外科技活動小組利用銅片、鋅片、蘋果制作了水果電池，他們想通過實驗的方法測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r．現(xiàn)有如下實驗器材：多用電表一個；高阻值電阻箱R一個；保護電阻R₀一只；導(dǎo)線開關(guān)若干；

（1）如圖甲，已知鋅比銅活潑，所以鋅片失電子作負極，銅片得電子作正極．為了估計此蘋果電池的電動勢，某同學(xué)直接使用多用電表直流電壓擋測量，則應(yīng)將紅表筆與銅片（填“銅”或“鋅”）連接．通過上網(wǎng)查看水果電池的內(nèi)阻與水果的種類（果汁中的電解質(zhì)與濃度）、兩電極之間的距離及電極面積大小有關(guān)，一般在幾百至幾千歐姆之間．為了估測此蘋果電池的內(nèi)阻，不能（填“能”或“不能”）使用多用電表的歐姆擋進行初步測量．
（2）由于缺少電流表與電壓表，研究小組仍然使用多用表進行實驗，某同學(xué)連接如圖乙的實驗電路，將多用電表當(dāng)電流表使用．調(diào)節(jié)電阻箱R可測得多組多用電表讀數(shù)I，為了減少偶然誤差，該同學(xué)作$\frac{1}{I}$-R圖象進行數(shù)據(jù)處理．如果圖象的斜率為k，截距為b，則由圖象可得該蘋果電池的電動勢E=$\frac{1}{k}$，內(nèi)阻r=$\frac{k}$-R₀．（用k、b和R₀表示）
（3）有同學(xué)提出自己的測量方案，如圖丙所示，將多用電表當(dāng)電壓表使用．你認為他提出的方案是否可行，并簡要說明理由．不可行，因為蘋果電池內(nèi)阻較大，此時會因電壓表明顯分流而形成較大的實驗誤差．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)多用電表的原理及電池的性質(zhì)可明確如何接電路；同時分析能否測量電源內(nèi)阻；
（2）由閉合電路歐姆定律可得出對應(yīng)的表達式，從而根據(jù)圖象分析電源的電動勢和內(nèi)阻；
（3）分析水果電池的性質(zhì)，結(jié)合電路結(jié)構(gòu)分析原理是否可行．

解答 解：（1）電壓表紅表筆應(yīng)接電源的正極，故電壓表紅表筆應(yīng)接電源銅片；
因多用電表通過測量電流得出電阻，因電源本身有電動勢，故無法直接測量電源的內(nèi)阻；
（2）由閉合電路歐姆定律可知：
I=$\frac{E}{R+r}$
則$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}$+$\frac{r}{E}$；
由由公式及數(shù)學(xué)知識可得：
圖象中的k=$\frac{1}{E}$
b=$\frac{r}{E}$
解得：E=$\frac{1}{k}$；r=$\frac{k}$-R₀
（3）因水果電池的內(nèi)阻較大，與電壓表內(nèi)阻相差不多，故電流表會分流比較明顯，而增大實驗誤差；
故答案為：（1）銅，不能；（2）$\frac{1}{k}$；$\frac{k}$-R₀（3）不可行，因為蘋果電池內(nèi)阻較大，此時會因電壓表明顯分流而形成較大的實驗誤差．

點評 本題涉及測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗原理及具體操作，雖然最后的圖象處理不是用的伏安法，但都可以用閉合電路歐姆定律列式分析，作出直線圖象是關(guān)鍵