Question

1．同學們知道，將兩個金屬電極插入任何一個水果中就可以做成一個水果電池，但日常生活中我們很少用“水果電池”，這是為什么呢？某學習小組的同學準備就此問題進行探究．
（1）同學們通過查閱資料知道將鋅、銅兩電極插入水果中，電動勢大約會有1伏多一點．曉宇同學找來了一個土豆做實驗，當用量程為0～3V、內阻約50kΩ的伏特表測其兩極時讀數為0.96V．但當他將四個這樣的水果電池串起來給標稱值為“3V，0.5A”的小燈泡供電時，燈泡并不發(fā)光．檢查燈泡、線路均沒有故障，而用伏特表測量其電壓確實能達到3V多．據您猜想，出現這種現象的原因應當是：“蘋果電池”的內阻太大（不要求寫分析、推導過程）．
（2）如圖1，曉宇同學用歐姆表直接測“土豆電池”的兩極，讀得此時的讀數為30Ω．小麗同學用靈敏電流表直接接“土豆電池”的兩極，測得電流為0.32mA，根據前面用伏特表測得的0.96V電壓，由全電路歐姆定律得：r=$\frac{E}{I}=\frac{0.96}{{0.32×{{10}^{-3}}}}$Ω=3.0kΩ．因而曉宇同學說土豆的內阻為30Ω，而小麗同學則說是3kΩ．
請你判斷，用曉宇或小麗同學的方法測量“土豆電池”的內阻，結果是否準確，為什么？請選一位同學的方法說明理由．

（3）若實驗室除了導線和開關外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電流表A₁（量程為0～0.6A，內阻為1Ω）
B．靈敏電流表A₂（量程為0～0.6mA，內阻為800Ω）
C．靈敏電流表A₃（量程為0～300μA，內阻未知）
D．滑動變阻器R₁ （最大阻值約10Ω）
E．滑動變阻器R₂（最大阻值約2kΩ）
F．定值電阻（阻值2kΩ）
G．變阻箱（0～9999Ω）
①為了能盡可能準確測定“土豆電池”的電動勢和內阻，實驗中應選擇的器材是BG（填器材前的字母代號）．
②在圖2的方框中畫出應采用的電路．

Answer 1

分析 （1）“蘋果電池”的內阻太大，接燈泡時，電流太小，燈泡功率太小，不會發(fā)光；
（2）根據題意可明確電池的內阻情況；再分析兩位同學的方法，明確能否正確測量正確結果；
（3）①②用伏安法測量電源的電動勢和內電阻，畫出電路圖并連接實物圖；
③電源的U-I圖線的縱軸截距表示電動勢，斜率表示內阻．

解答 解：（1））“蘋果電池”的內阻太大，接燈泡時，電流太小，燈泡功率太小，不會發(fā)光；
故答案為：“蘋果電池”的內阻太大；
（2）曉宇的方法不正確，因水果電池本身有電動勢，當用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時，歐姆表內部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯，影響測量的結果，故測不準．
小麗同學測量的誤差也很大．理想狀態(tài)下用電流表測得的是短路電流，伏特表測得的應當是電源電動勢，但由于水果電池的內阻很大，伏特表的內阻不是遠大于水果電池的內阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內阻亦不準確（3）①因沒有電壓表，故本實驗可以采用安阻法測電源電動勢與內阻需要電阻箱與電流表，由題意可知，水果電池內阻很大，通過水果電池的最大電流較小，為保證安全并精確測量，電流表可選B、靈敏電流表A₂（量程為0～0.6mA，內阻為800Ω），因此實驗器材可選：B、G．
②安阻法測電源電動勢與內阻的實驗電路圖如圖所示．
（3）①用伏安法測量電源的電動勢和內電阻，電路圖和連線圖如圖所示：

故答案為：（1）水果電池的內阻太大．
（2）曉宇的方法不正確，因水果電池本身有電動勢，當用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時，歐姆表內部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯，影響測量的結果，故測不準．
小麗同學測量的誤差也很大．理想狀態(tài)下用電流表測得的是短路電流，伏特表測得的應當是電源電動勢，但由于水果電池的內阻很大，伏特表的內阻不是遠大于水果電池的內阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內阻亦不準確．
（3）①B、G
②如圖所示．

點評 本題考查測電池的電動勢和內阻實驗、閉合電路歐姆定律等知識，考查邏輯推理能力、分析綜合能力和實驗探究能力；要注意學會根據題意確定實驗原理和實驗器材的方法．