Question

如图1所示，将两个不同的金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，但日常生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究．

（1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1伏多一点．晓宇同学找来了一个土豆做实验，当用量程为0～3V、内阻约50kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V．但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V，0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光．检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表测量其电压确实能达到3V多．据您猜想，出现这种现象的原因应当是：

 

（不要求写分析、推导过程）．
（2）晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，读得此时的读数为30Ω．小丽同学用灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为0.32mA，根据前面用伏特表测得的0.96V电压，由全电路欧姆定律得：r=

E

I

=

0.96

0.32×10-3

Ω=3.0kΩ．因而晓宇同学说土豆的内阻为30Ω，而小丽同学则说是3kΩ．
请你判断，用晓宇或小丽同学的方法测量“土豆电池”的内阻，结果是否准确，为什么？请分别说明理由．
（3）若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：
A．电流表A₁（量程为0～0.6A，内阻为1Ω）
B．灵敏电流表A₂（量程为0～0.6mA，内阻为800Ω）
C．灵敏电流表A₃（量程为0～300μA，内阻未知）
D．滑动变阻器R₁ （最大阻值约10Ω）
E．滑动变阻器R₂（最大阻值约2kΩ）
～F．定值电阻（阻值2kΩ）
G．变阻箱（0～9999Ω）
①为了能尽可能准确测定“土豆电池”的电动势和内阻，实验中应选择的器材是

 

（填器材前的字母代号）．
②在图2内的方框中画出应采用的电路．

Answer 1

分析：（1）“苹果电池”的内阻太大，接灯泡时，电流太小，灯泡功率太小，不会发光；
（2）晓宇同学未考虑水果电池本身有电动势，小丽同学的测量为扣除电流计内电阻；
（3）由题中所给实验器材可知，可以采用安阻法测电源电动势与内阻，根据安阻法测电阻的原理选择实验器材，作出实验电路图．

解答：解：（1））“苹果电池”的内阻太大，接灯泡时，电流太小，灯泡功率太小，不会发光；
（2）晓宇的方法不正确，因水果电池本身有电动势，当用欧姆表直接接“土豆电池”的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准；
小丽同学测量的误差也很大．理想状态下用电流表测得的是短路电流，伏特表测得的应当是电源电动势，但由于水果电池的内阻很大，伏特表的内阻不是远大于水果电池的内阻，故其测得的电动势误差大，算得的内阻亦不准确．
小丽同学的测量为扣除电流计内电阻；
（3）①安阻法测电源电动势与内阻需要电阻箱与电流表，由题意可知，水果电池内阻很大，通过水果电池的最大电流较小，为保证安全并精确测量，电流表可选B、灵敏电流表A₂（量程为0～0.6mA，内阻为800Ω），因此实验器材可选：B、G．
②安阻法测电源电动势与内阻的实验电路图如图所示．

故答案为：（1）水果电池的内阻太大．   
（2）小丽同学测量的误差很大．理想状态下用电流表测得的是短路电流，电压表测得的应当是电源电动势，但由于水果电池的内阻很大，电压表的内阻不是远大于水果电池的内阻，故其测得的电动势误差大，算得的内阻亦不准确．   
（3）①B、G；       
②如图．

点评：本题考查测电池的电动势和内阻实验、闭合电路欧姆定律等知识，考查逻辑推理能力、分析综合能力和实验探究能力．