Question

9．（1）小寧同學(xué)在課外讀物上看到有些果蔬可以制成電池的介紹，于是嘗試用新鮮的馬鈴薯來當(dāng)“電池”，并利用實(shí)驗(yàn)室提供的靈敏電流計(jì)G（內(nèi)阻未知，量程為300μA），電阻箱（0-9999.9Ω），鋅板、鉛板各一塊，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干，按照圖1連好電路來測量該“馬鈴薯電池”的電動(dòng)勢，調(diào)節(jié)電阻箱，得到了多組數(shù)據(jù)，其中兩組為R₁=5000Ω，I₁=140μA；R₂=2700Ω，I₂=210μA，則該電池的電動(dòng)勢E=0.966V（保留3位有效數(shù)字）

（2）小華認(rèn)為利用第（1）題的兩組數(shù)據(jù)也可以求得電池內(nèi)阻，但是求得的內(nèi)阻值比電池內(nèi)阻的真實(shí)值偏大（選填“偏大”或“偏小”）．為了精確測量出電池內(nèi)阻，他決定先測出G表內(nèi)阻R_g，他按照圖2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、G為完全相同的靈敏電流器．具體操作如下：
①S₁閉合前，調(diào)節(jié)電位器阻值達(dá)到最大，斷開S₃，閉合S₁、S₂；
②調(diào)節(jié)電位器阻值，使G₁、G₂示數(shù)均為I=200μA；
③保持電位器阻值不變，再閉合S₃，斷開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)，求出該“馬鈴薯電池”電動(dòng)勢和內(nèi)阻，請?jiān)谔摼�方框里為他設(shè)計(jì)記錄并處理數(shù)據(jù)的表格．

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．
（2）電阻箱各旋鈕示數(shù)與對應(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：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）小華認(rèn)為利用第（1）題的兩組數(shù)據(jù)也可以求得電池內(nèi)阻，由于靈敏電流計(jì)有內(nèi)阻，所以求得的內(nèi)阻值比電池內(nèi)阻的真實(shí)值偏大．
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)用等效法測電流表內(nèi)阻，電流表內(nèi)阻等于電阻箱示數(shù)，R_g=1800Ω．
（3）應(yīng)用安阻法測電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)需要測出電阻箱示數(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）偏大，1800；（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如上表所示．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，應(yīng)用歐姆定律求出電源電動(dòng)勢的表達(dá)式、根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟知道實(shí)驗(yàn)原理即可正確解題；應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，為使圖象直觀、便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，應(yīng)選擇合適的物理量使圖象是一條直線．