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测量一个“水果电池”的电动势和内电阻:将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内,就构成了一个简单的“水果电池”其电动势约为1.5V.可是这种电池并不能点亮手电筒上的额定电压为1.5V,额定电流为0.3A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.现要求用量程合适的电压表(内阻较大)、电流表(内阻较小)以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材尽量准确地测定水果电池的电动势E和内电阻r.
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①本实验的电路应该选择下面的图甲或图乙中的:
 
;
②若给出的滑动变阻器有两种规格:A(0~30Ω)、B(0~3kΩ),本实验中应该选用的滑动变阻器规格为:
 
,简述选用的理由:
 
;
③实验中测出六组(U,I)的值,在U-I坐标系中描出图丙所示的六个点,分析图中的点迹,可得出水果电池的电动势为E=
 
V;内电阻为r=
 
Ω;(均保留3位有效数字)
④若不计测量中的偶然误差,根据你在①中所选择的电路来测量得出的电动势E和内电阻r(测量值)与真实值相比:电动势E
 
,内电阻r
 
.(均选填“偏大”、“相等”、或“偏小”)
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.
③U-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.
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精英家教网图线的纵轴截距等于电源的电动势,E=1.50V,图线斜率的绝对值等于内阻,内电阻I=
1.50
3×10-3
Ω=500Ω
.
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.精英家教网
故答案为:
(1)①图甲,②B
因电池内阻较大,若选择A,当滑动触头移动时,两电表示数几乎不变.
③1.50V、500Ω
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.
练习册系列答案
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(2013?常州模拟)同学们知道,将两个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:
水果电池的内阻太大
水果电池的内阻太大
(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
BG
BG
(填器材前的字母代号).
②在右方框中画出应采用的电路.

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