Question

某同學(xué)將銅片和鋅片插入水果中制成一個“水果電池”，該同學(xué)利用下列所給器材測量該“水果電池”的電動勢E和內(nèi)阻r．
A．電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω）
B．電流表A₂（量程20mA，內(nèi)阻約50Ω）
C．電壓表V₁（量程4V，內(nèi)阻約4kΩ）
D．電壓表V₂（量程15V，內(nèi)阻15kΩ）
E．滑動變阻器R₁（0～1 000Ω）
F．滑動變阻器R₂（0～9 999.9Ω）
G．待測“水果電池”（電動勢E約為4V，內(nèi)阻r約為200Ω）
H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
（1）為盡量減小實驗的誤差，請在圖1中虛線方框中畫出你設(shè)計的實驗電路圖；要求在每個電路元件上標明你選用的器材符號，不寫或?qū)戝e得零分．
（2）該同學(xué)實驗中記錄的6組對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖2中描點畫出U-I圖線；由圖線可得，“水果電池”的電動勢E=

 

V，內(nèi)電阻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

（3）實驗測得的“水果電池”的電動勢和內(nèi)阻與真實值相比，E_測

 

E_真，r_測

 

r_真（選填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻的原理作出電路圖．
 （2）電源U-I圖象與縱軸交點坐標值是電源的電動勢，圖象斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻．
 （3）由實驗原理、實驗電路分析實驗誤差．

解答：解：（1）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，所測最大電流為14mA，則電流表選A₂，電源電動勢約為4V，則電壓表選V₁，相對于來說電壓表內(nèi)阻遠大于電源內(nèi)阻，電流表相對于電源應(yīng)采用外接法，實驗電路圖如圖所示．

（2）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后作出電源的U-I圖象如圖所示，由圖象可知，

圖象與縱軸交點坐標值為3.80V，則電源電動勢：E=3.80V，內(nèi)阻r=

△U

△I

=

3.80-1.00

14.5×10-3

≈193Ω（185Ω～194Ω均正確）．
（3）由圖示可知，伏安法測電阻相對于電源來說采用電流表外接法，
由于電壓表分流作用，電流表測量值偏小，當(dāng)外電路短路時，
電流測量值等于真實值，電源的U-I圖象如圖所示，
由圖象可知，電動勢測量值小于真實值，電源內(nèi)阻測量值小于真實值．
故答案為：（1）實驗電路圖如圖；（2）圖象如圖所示；3.80；193；（3）小于，小于．

點評：測電源電動勢與內(nèi)阻問題，把電流表改裝為電壓表，要串聯(lián)一個大電阻；要掌握應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法．