题目内容

精英家教网某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r．
A．电流表A1（量程0.6A，内阻约1Ω） 
B．电流表A2（量程20mA，内阻约50Ω）
C．电压表V1（量程4V，内阻约4kΩ）  
D．电压表V2（量程15V，内阻15kΩ）
E．滑动变阻器R1（0～1 000Ω）   
F．滑动变阻器R2（0～9 999.9Ω）
G．待测“水果电池”（电动势E约为4V，内阻r约为200Ω）  
H．开关S，导线若干
（1）为尽量减小实验的误差，实验中电流表选择
 
；电压表选择
 
；滑动变阻器选
 
．请在虚线方框中画出实验电路图；
（2）该同学实验中记录的6组对应的数据如下表，试根据表中数据在图中描点画出U-I图线；由图线可得，“水果电池”的电动势E=
 
V，内电阻r=
 
Ω．
I/mA 4.0 5.0 8.0 10.0 12.0 14.0
U/V 3.04 2.85 2.30 1.90 1.50 1.14
分析：本题（1）的关键是利用假设法进行估算：利用闭合电路欧姆定律求出电路中的最大电阻，选出滑动变阻器符合要求的电流表即可；在选择电流表的内外接法时，仍然利用“伏安法”选择电流表接法的方法判断，只不过是相对于“研究对象”电池来说罢了；题（2）的关键是认真描点，用直尺画线，根据闭合电路欧姆定律写出纵轴物理量U与横轴物理量I的函数关系式，再根据截距和斜率的概念即可求解．
解答：解：（1）：若选用电流表
A
 
1
，电路中的最小电流为
I
 
min
=
1
3
I
 
A
=0.2A，则电路中的最大电阻应为：
R
 
max
=
E
I
 
min
=
4
0.2
Ω=20Ω，显然两个变阻器都不合要求；
若选用电流表
A
 
2
，同理可得电路中的最大电阻为：
 R
 
max
=
E
1
3
×20
×10
-3
 
=600Ω，所以变阻器的最大电阻应为R=600-200=400Ω，所以可选变阻器
R
 
1
，
所以电流表应选
A
 
2
；
由于水果电池的电动势为4V，所以电压表应选
V
 
1
，；显然变阻器应选
 R
 
1
；
由于水果电池的电阻满足
R
 
V
r
＞
r
R
 
A
，所以相对于电源来说，电流表应用外接法，电路图如图所示：
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（2）：画出的U-I图象如下图所示，根据U=E-rI可知，U-I图象的纵轴截距为电动势大小，斜率绝对值等于电源的内阻．
所以E=3.80V，r=
3.80-1.00
14.80
×10
-3
 
Ω=189Ω．
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R
 
V
r
＞
r
R
 
A

故答案为：（1）
A
 
2
，
V
 
1
，
R
 
1
如图
（2）如图，3.80，189
点评：在进行电路估算时，要求通过电流表的最小电流不小于量程的
1
3
，可以先画出电路图，然后再根据闭合电路欧姆定律或欧姆定律计算讨论即可；注意“伏安法”选择电流表内外接法的方法的灵活应用．
练习册系列答案
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（1）如图1所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的
 
面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图2所示，计算折射率时，用
 
（填“d”或“e”）得到的值较小，用
 
（填“d”或“e”）点得到的值误差较小．
（2）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制作了果汁电池，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，实验器材如图3所示．
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
 
，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，请在图中用笔画线代替导线连接电路．
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
 
（填“增大”、“减小”或“不变”），电源内阻
 
（填“增大”、“减小”或“不变”）．
曲线（c）对应的电源电动势E=
 
V，内阻r=
 
Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P=
 
mW．（均保留三位有效数字）
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（1）如图1所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的______面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图2所示，计算折射率时，用______（填“d”或“e”）得到的值较小，用______（填“d”或“e”）点得到的值误差较小．
（2）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制作了果汁电池，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，实验器材如图3所示．
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______，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，请在图中用笔画线代替导线连接电路．
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______（填“增大”、“减小”或“不变”），电源内阻______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
曲线（c）对应的电源电动势E=______V，内阻r=______Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P=______mW．（均保留三位有效数字）

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