Question

将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡．原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足3mA．为了精确的测定水果电池的电动势和内阻，现提供电流表（量程为3mA，内阻为10Q）、电压表（量程为1.5V，内阻为3kQ）以及滑动变阻器、开关和导线等实验器材．
（1）请画出实验应采用的电路图
（2）若给出的滑动变阻器有两种规格：A（0：30Q）、B（0：3kQ），本实验中滑动变阻器应选用（填字母代号）

 

．
（3）根据实验记录，经描点、连线得到的U-I图象如下图所示．由图可知：水果电池的电动势为E=

 

V，内阻为r=

 

Q．
（4）若不计偶然误差，用以上的方法测量出的水果电池的电动势和内阻与真实值相比电动势E

 

，内阻r

 

（填偏大、偏小或相等）．

Answer 1

分析：（1）电流表的内阻很小，分担的电压很小，可以忽略，所以用伏安法测电源电动势和内阻时，电流表采取外接法误差较小．
（2）通过水果电池的内阻大小，选择合适的滑动变阻器．
（3）U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻．
（4）由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，运用图象法分析误差．

解答：解：（1）因为电流表内阻较小，分担电压较小，电流表采取外接法误差较小．滑动变阻器采用限流式接法，串联在电路中，电路图如右图．   

（2）电源的内阻大约r=

E

I

=

1.5

3×10-3

Ω=500Ω，若选用0～30Ω的滑动变阻器，移动滑片，电流基本不变，所以本实验中滑动变阻器应选用B．
（3）U-I图线的纵轴截距为1.30，知：水果电池的电动势E=1.30V，图线斜率的绝对值r=

1.3

3×10-3

Ω=433Ω，内电阻r=433Ω．
（4）由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用图象法分别在U-I图上由测量数据作出的图线1和修正误差后真实值作出的图线2，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势值与真实值相等，内阻的测量值偏大．
故答案为：（1）如图所示．
（2）B  （3）1.30，433．
（4）相等，偏大

点评：解决本题的关键知道实验误差的来源，会从U-I图线中获取电源的电动势和内电阻．