Question

4．（1）小寧同學(xué)在課外讀物上看到一些果蔬也可以制成電池，于是嘗試用新鮮的馬鈴薯來(lái)當(dāng)“電池”，并利用實(shí)驗(yàn)室里提供的靈敏電流計(jì)G（內(nèi)阻未知，量程為300μA），電阻箱（0-9999.9Ω），鋅板、鉛板各一塊，開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線(xiàn)若干，按照?qǐng)D1連好電路來(lái)測(cè)量該“馬鈴薯電池”的電動(dòng)勢(shì)，調(diào)節(jié)電阻箱，得到了多組數(shù)據(jù)，其中2組為I₁=140μA，R₁=5000Ω，I₂=210μA，R₂=2700Ω，則可求出該電池的電動(dòng)勢(shì)E=0.966 V （保留3位有效數(shù)字）
（2）小華認(rèn)為利用第（1）題的2組數(shù)據(jù)也可以求得電池內(nèi)阻，但是由于G表內(nèi)阻未知，不是很精確，為了精確測(cè)量出內(nèi)阻應(yīng)先測(cè)出G表內(nèi)阻R_g，他按照?qǐng)D2連好電路（其中電位器相當(dāng)于阻值極大的滑動(dòng)變阻器，G₁、G₂為完全相同的電表），具體操作如下：
1）S₁閉合前，調(diào)節(jié)電位器阻值達(dá)到最大，閉合S₁、S₂，斷開(kāi)S₃；
2）調(diào)節(jié)電位器使G₁、G₂示數(shù)均為I=200μA；
3）保持電位器阻值不變，閉合S₁、S₃，斷開(kāi)S₂；
4）調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使G₁示數(shù)I′=200μA，此時(shí)電阻箱示數(shù)如圖3．
根據(jù)以上步驟得到的結(jié)果，求出“馬鈴薯電池”的內(nèi)阻r=1800Ω
（3）小明想利用圖象法處理數(shù)據(jù)，更為精確地測(cè)量該“馬鈴薯電池”電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，請(qǐng)?jiān)谌鐖D4的方框里設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用閉合電路歐姆定律列方程求出電源電動(dòng)勢(shì)．
（2）電阻箱各旋鈕示數(shù)與對(duì)應(yīng)倍率的乘積是電阻箱示數(shù)，由圖示電阻箱讀出其示數(shù)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟求出電池內(nèi)阻．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟確定需要測(cè)量的量，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格．

解答 解：（1）在閉合電路中，電源電動(dòng)勢(shì)：E=I（r+R），由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：
E=140×10^-6（r+5000），E=210×10^-6（r+2700），解得：E=0.996V；
（2）由圖3所示電阻箱可知，電阻箱示數(shù)為：1×1000+8×100+0×10+0×1=1800Ω，
實(shí)驗(yàn)應(yīng)用等效法測(cè)電流表內(nèi)阻，電流表內(nèi)阻等于電阻箱示數(shù)，Rg=1800Ω．
（3）應(yīng)用安阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出電阻箱示數(shù)與電流表示數(shù)，
應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)作出$\frac{1}{I}$-R圖象或U-I圖象，然后根據(jù)圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示：

	1	2	3	4	5	6
R/Ω
I/A
$\frac{1}{I}/{A^{-1}}$

或

	1	2	3	4	5	6
R/Ω
I/A
IR/V

故答案為：（1）0.966；（2）1800；（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如上表所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意明確電阻箱各旋鈕示數(shù)與對(duì)應(yīng)倍率的乘積之和是電阻箱的示數(shù)，電阻箱不需要估讀；同時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法．