Question

13．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1V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1V，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．为了较精确地测定水果电池的电动势E和内电阻r，现提供以下器材：
电流表A（0-0.6A-3A）；
电压表V（0-3V-6V）；
灵敏电流计G（0-5mA，内阻R_g=500Ω）；
滑动变阻器R₁（0-20Ω，1A）；
变阻箱R₂（0～999.9Ω）；
开关、导线等实验器材．
（1）为了较精确地测定水果电池的电动势和内电阻，除了导线开关等还应该选择的仪器为：G、R₂（写仪器后的字母代号）
（2）画出实验采用的电路图，并标注所选择的仪器．
（3）写出实验中需要记录的数据，并标注其物理意义变阻箱示数R 和灵敏电流的示数I．
（4）写出该实验的测量原理表达式E=I_g（r+R_g+R）．
（5）若在试验中记录了五组数据，做出如图所示的图象，纵坐标是电路中电流的倒数，横坐标是相对应可变电阻的示数，和两个坐标的交点如图象中所标，则水果电池的电动势表达式为$\frac{{R}_{0}}{b}$，内阻的表达式为R-R_g．

Answer 1

分析 （1）通过水果电池的内阻大小及电流大小，选择合适的电流表及滑动变阻器．
（3）根据实验原理可明确实验中应测量的数据；
（4）由闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式；
（5）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．

解答 解：（1）因电流约为3mA，故电流表选择G即可；
电源的内阻大约r=$\frac{E}{I}$=$\frac{1.5}{3{×10}^{-3}}$Ω=500Ω，若选用0～30Ω的滑动变阻器，移动滑片，电流基本不变，故应选择电阻较大的电阻箱R₂；
（2）由题意可知，本实验用电阻箱与电流表G串联即可求得电动势和内电阻；故电路图如图所示；
（3）本实验中需要测量电阻箱示数R及电流表的读数I；
（4）由闭合电路欧姆定律可知：E=I（r+R_g+R）；
（5）由（4）中的表达式可知：$\frac{1}{I}$=$\frac{{R}_{g}+r}{E}$+$\frac{R}{E}$；
由图象可知，b=$\frac{{R}_{g}+r}{E}$；
k=$\frac{1}{E}$=$\frac{b}{{R}_{0}}$
解得：k=$\frac{{R}_{0}}{b}$；r=R-R_g；
故答案为：（1）G，R₂；
（3）变阻箱示数R 和灵敏电流的示数I；
（4）E=I（r+R_g+R）；
（5）$\frac{{R}_{0}}{b}$；R-R_g

点评 本题考查测量电动势和内阻，要注意根据题意明确实验原理，并根据实验原理明确实验数据的处理方法．