Question

3．某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池如图1，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响．
①测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式U=E-Ir，利用测量数据作出U-I图象，得出E和r．
②将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，在图3虚线框内完成电路原理图．
③实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图象如图2中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知，在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势不变（填“增大”“减小”或“不变”），电源内阻增大（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 测量电源电动势和内阻时，U-I图象的斜率表示内阻，即r=$\frac{△U}{△I}$，图象纵轴截距为电动势．电源的输出功率一般用P=I²R计算，其中I为干路电流，R为外阻．

解答 解：①伏安法测电源电动势与内阻，由闭合电路的欧姆定律I=$\frac{E}{r+R}$可得：U=E-Ir，然后利用测量数据作出U-I图象，得出E和r．
②将电压表视为理想表，要避免电流表分压作用对测量结果，相对于电源来说，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．

③图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势，由图象可知，图象与纵轴的交点纵坐标不变，所以电动势不变；
图线斜率的绝对值即为内阻，由图象可知，（a）（b）（c）（d）图象斜率的绝对值变大，电源内阻变大．由此可知：随电极间距的减小电源内阻增大．
故答案为：①E-Ir；②电路图如图所示；③不变；增大．

点评 本题考查了实验原理、做实验电路图、实验数据分析，知道实验原理、根据题意确定电流表的接法是正确作出实验电路图的关键；对于图象问题，要做到三看：看物理量、看单位、看初坐标，然后再看斜率的变化．