Question

1．同學(xué)們知道，將兩個(gè)金屬電極插入任何一個(gè)水果中就可以做成一個(gè)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(wèn)題進(jìn)行探究．
（1）同學(xué)們通過(guò)查閱資料知道將鋅、銅兩電極插入水果中，電動(dòng)勢(shì)大約會(huì)有1伏多一點(diǎn)．曉宇同學(xué)找來(lái)了一個(gè)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(cè)其兩極時(shí)讀數(shù)為0.96V．但當(dāng)他將四個(gè)這樣的水果電池串起來(lái)給標(biāo)稱值為“3V，0.5A”的小燈泡供電時(shí)，燈泡并不發(fā)光．檢查燈泡、線路均沒(méi)有故障，而用伏特表測(cè)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(píng)果電池”的內(nèi)阻太大（不要求寫(xiě)分析、推導(dǎo)過(guò)程）．
（2）如圖1，曉宇同學(xué)用歐姆表直接測(cè)“土豆電池”的兩極，讀得此時(shí)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(cè)得電流為0.32mA，根據(jù)前面用伏特表測(cè)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(shuō)土豆的內(nèi)阻為30Ω，而小麗同學(xué)則說(shuō)是3kΩ．
請(qǐng)你判斷，用曉宇或小麗同學(xué)的方法測(cè)量“土豆電池”的內(nèi)阻，結(jié)果是否準(zhǔn)確，為什么？請(qǐng)選一位同學(xué)的方法說(shuō)明理由．

（3）若實(shí)驗(yàn)室除了導(dǎo)線和開(kāi)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(dòng)變阻器R₁ （最大阻值約10Ω）
E．滑動(dòng)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(cè)定“土豆電池”的電動(dòng)勢(shì)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(hào)）．
②在圖2的方框中畫(huà)出應(yīng)采用的電路．

Answer 1

分析 （1）“蘋(píng)果電池”的內(nèi)阻太大，接燈泡時(shí)，電流太小，燈泡功率太小，不會(huì)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(cè)量正確結(jié)果；
（3）①②用伏安法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，畫(huà)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(dòng)勢(shì)，斜率表示內(nèi)阻．

解答 解：（1））“蘋(píng)果電池”的內(nèi)阻太大，接燈泡時(shí)，電流太小，燈泡功率太小，不會(huì)發(fā)光；
故答案為：“蘋(píng)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(dòng)勢(shì)，當(dāng)用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時(shí)，歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動(dòng)勢(shì)正向或反向串聯(lián)，影響測(cè)量的結(jié)果，故測(cè)不準(zhǔn)．
小麗同學(xué)測(cè)量的誤差也很大．理想狀態(tài)下用電流表測(cè)得的是短路電流，伏特表測(cè)得的應(yīng)當(dāng)是電源電動(dòng)勢(shì)，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(cè)得的電動(dòng)勢(shì)誤差大，算得的內(nèi)阻亦不準(zhǔn)確（3）①因沒(méi)有電壓表，故本實(shí)驗(yàn)可以采用安阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)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(guò)水果電池的最大電流較小，為保證安全并精確測(cè)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(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．
（3）①用伏安法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)，當(dāng)用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時(shí)，歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動(dòng)勢(shì)正向或反向串聯(lián)，影響測(cè)量的結(jié)果，故測(cè)不準(zhǔn)．
小麗同學(xué)測(cè)量的誤差也很大．理想狀態(tài)下用電流表測(cè)得的是短路電流，伏特表測(cè)得的應(yīng)當(dāng)是電源電動(dòng)勢(shì)，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(cè)得的電動(dòng)勢(shì)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(píng) 本題考查測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)、閉合電路歐姆定律等知識(shí)，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(huì)根據(jù)題意確定實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)器材的方法．