Question

1．同學(xué)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(xué)習(xí)小組的同學(xué)準(zhǔn)備就此問題進(jìn)行探究．
（1）同學(xué)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(diǎn)．曉宇同學(xué)找來了一個土豆做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用量程為0～3V、內(nèi)阻約50kΩ的伏特表測其兩極時讀數(shù)為0.96V．但當(dāng)他將四個這樣的水果電池串起來給標(biāo)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(shí)能達(dá)到3V多．據(jù)您猜想，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因應(yīng)當(dāng)是：“蘋果電池”的內(nèi)阻太大（不要求寫分析、推導(dǎo)過程）．
（2）如圖1，曉宇同學(xué)用歐姆表直接測“土豆電池”的兩極，讀得此時的讀數(shù)為30Ω．小麗同學(xué)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(jù)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(xué)說土豆的內(nèi)阻為30Ω，而小麗同學(xué)則說是3kΩ．
請你判斷，用曉宇或小麗同學(xué)的方法測量“土豆電池”的內(nèi)阻，結(jié)果是否準(zhǔn)確，為什么？請選一位同學(xué)的方法說明理由．

（3）若實(shí)驗(yàn)室除了導(dǎo)線和開關(guān)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(nèi)阻為1Ω）
B．靈敏電流表A₂（量程為0～0.6mA，內(nèi)阻為800Ω）
C．靈敏電流表A₃（量程為0～300μA，內(nèi)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(zhǔn)確測定“土豆電池”的電動勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)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(yīng)采用的電路．

Answer 1

分析 （1）“蘋果電池”的內(nèi)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(jù)題意可明確電池的內(nèi)阻情況；再分析兩位同學(xué)的方法，明確能否正確測量正確結(jié)果；
（3）①②用伏安法測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，畫出電路圖并連接實(shí)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(nèi)阻．

解答 解：（1））“蘋果電池”的內(nèi)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(nèi)阻太大；
（2）曉宇的方法不正確，因水果電池本身有電動勢，當(dāng)用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時，歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯(lián)，影響測量的結(jié)果，故測不準(zhǔn)．
小麗同學(xué)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(yīng)當(dāng)是電源電動勢，但由于水果電池的內(nèi)阻很大，伏特表的內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于水果電池的內(nèi)阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內(nèi)阻亦不準(zhǔn)確（3）①因沒有電壓表，故本實(shí)驗(yàn)可以采用安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻需要電阻箱與電流表，由題意可知，水果電池內(nèi)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(nèi)阻為800Ω），因此實(shí)驗(yàn)器材可選：B、G．
②安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．
（3）①用伏安法測量電源的電動勢和內(nèi)電阻，電路圖和連線圖如圖所示：

故答案為：（1）水果電池的內(nèi)阻太大．
（2）曉宇的方法不正確，因水果電池本身有電動勢，當(dāng)用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時，歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯(lián)，影響測量的結(jié)果，故測不準(zhǔn)．
小麗同學(xué)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(yīng)當(dāng)是電源電動勢，但由于水果電池的內(nèi)阻很大，伏特表的內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于水果電池的內(nèi)阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內(nèi)阻亦不準(zhǔn)確．
（3）①B、G
②如圖所示．

點(diǎn)評 本題考查測電池的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)、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(shí)驗(yàn)探究能力；要注意學(xué)會根據(jù)題意確定實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)器材的方法．