Question

10．測量“水果電池”的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，將一銅片和一鋅片分別插入同一只蘋果內(nèi)，就構(gòu)成了簡單的“水果電池”，其電動勢約為1.5V，可是這種電池并不能點(diǎn)亮額定電壓為1.5V，額定電流為0.3A的手電筒上的小燈泡，原因是流過小燈泡的電流太小了，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定電流約為3mA．現(xiàn)有下列器材：
待測“水果電池”
電流表：滿偏電流3mA，電阻約10Ω
電壓表：量程0～1.5V，電阻約1000Ω
滑動變阻器R₁：0～30Ω
滑動變阻器R₂：0～30kΩ
開關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材
（1）本實(shí)驗(yàn)選用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)原理圖，應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動變阻器？R₂．（填寫儀器代號）
（2）在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)電壓表的示數(shù)U與電流表的示數(shù)I的值，得到U-I圖象如圖2所示，根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，則“水果電池”的電動勢E=1.5V，內(nèi)電阻r=500Ω．
（3）若不計(jì)測量中的偶然誤差，用這種方法測量得出的電動勢和內(nèi)電阻的值與真實(shí)值相比較，電動勢E相等（選填“偏大”或“相等”或“偏小”），內(nèi)電阻r偏大（選填“偏大”或“相等”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）通過水果電池的內(nèi)阻大小，選擇合適的滑動變阻器．
（2）U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動勢，圖線斜率的絕對值表示水果電池的內(nèi)阻．
（3）由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，運(yùn)用圖象法分析誤差．

解答 解：（1）電源的內(nèi)阻大約r=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω，若選用0～30Ω的滑動變阻器，移動滑片，電流可調(diào)節(jié)測量范圍較小，所以本實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用R₂．
（2）U-I圖線的縱軸截距表示電源的電動勢，圖線斜率的絕對值表示水果電池的內(nèi)阻．
U-I圖線的縱軸截距為1.5，知：水果電池的電動勢E=1.5V，
圖線斜率的絕對值為：r=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω；
（3）由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，而電流沒有誤差，運(yùn)用圖象法分別在U-I圖上由測量數(shù)據(jù)作出的圖線1和修正誤差后真實(shí)值作出的圖線2，由圖看出，電動勢沒有系統(tǒng)誤差，即電動勢值與真實(shí)值相等，內(nèi)阻的測量值偏大．

故答案為：（1）R₂（2）1.5； 500 （3）相等；偏大．

點(diǎn)評 本題考查數(shù)據(jù)的處理方法，用圖象法處理可以減小誤差．解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)誤差的來源，會從U-I圖線中獲取電源的電動勢和內(nèi)電阻．