Question

9．某學(xué)生科技活動小組利用用銅片、鋅片、蘋果制作了水果電池，他們想通過實(shí)驗(yàn)的方法測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r．現(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材：多用電表一個，高阻值電阻箱R一個，保護(hù)電阻R₀一只，導(dǎo)線開關(guān)若干．

（1）如圖甲，已知鋅比銅活潑，所以鋅片失電子作負(fù)極，銅片得電子作正極．為了估計(jì)此蘋果電池的電動勢，某同學(xué)直接使用多用電表直流電壓擋測量，則應(yīng)將紅表筆與
銅片（填“銅”或“鋅”）連接．
（2）通過上網(wǎng)查看獲知：水果電池的內(nèi)阻與水果的種類（果汁中的電解質(zhì)與濃度）、兩電極之間的距離及電極面積大小有關(guān)，一般在幾百至幾千歐姆之間．為了估測此蘋果電池的內(nèi)阻，不能（填“能”或“不能”）使用多用電表的歐姆擋進(jìn)行初步測量．
（3）由于缺少電流表與電壓表，研究小組仍然使用多用表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)連接如乙圖的實(shí)驗(yàn)電路，將多用電表當(dāng)電流表使用．調(diào)節(jié)電阻箱R可測得多組多用電表讀數(shù)I，為了減少偶然誤差，該同學(xué)作$\frac{1}{I}$-R圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．
如果圖象的斜率為k，截距為b，則由圖象可得該蘋果電池的電動勢E=$\frac{1}{k}$，內(nèi)阻r=$\frac{k}$-R₀．（用k、b和R₀表示）
（4）有同學(xué)提出自己的測量方案，如圖丙所示，將多用電表當(dāng)電壓表使用．結(jié)合所學(xué)知識，你認(rèn)為圖乙方案（填“圖乙”或“圖丙”）誤差更�。�

Answer 1

分析 （1、2）根據(jù)多用電表的原理及電池的性質(zhì)可明確如何接電路，同時分析能否測量電源內(nèi)阻；
（3）由閉合電路歐姆定律可得出對應(yīng)的表達(dá)式，從而根據(jù)圖象分析電源的電動勢和內(nèi)阻；
（4）分析水果電池的性質(zhì)，結(jié)合電路結(jié)構(gòu)分析哪一種方案誤差更小．

解答 解：（1）電壓表紅表筆應(yīng)接電源的正極，故電壓表紅表筆應(yīng)接電源銅片，
（2）因多用電表通過測量電流得出電阻，因電源本身有電動勢，故無法直接測量電源的內(nèi)阻；
（3）由閉合電路歐姆定律可知：
I=$\frac{E}{R+r}$則$\frac{1}{I}=\frac{R}{E}+\frac{r}{E}$，
由由公式及數(shù)學(xué)知識可得：
圖象中的k=$\frac{1}{E}$，b=$\frac{r}{E}$
解得：E=$\frac{1}{k}$；r=$\frac{k}$-R₀
（4）丙圖中，因水果電池的內(nèi)阻較大，與電壓表內(nèi)阻相差不多，故電流表會分流比較明顯，而增大實(shí)驗(yàn)誤差，所以圖乙方案誤差更小．
故答案為：（1）銅；（2）不能；（3）$\frac{1}{k}$；$\frac{k}$-R₀；（4）圖乙．

點(diǎn)評 本題涉及測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)原理及具體操作，雖然最后的圖象處理不是用的伏安法，但都可以用閉合電路歐姆定律列式分析，作出直線圖象是關(guān)鍵．