Question

20．（1）小寧同學在課外讀物上看到一些果蔬也可以制成電池，于是嘗試用新鮮的馬鈴薯來當“電池”，并利用實驗室里提供的靈敏電流計G（內阻未知，量程為300μA），電阻箱（0-9999.9Ω），鋅板、鉛板各一塊，開關一只，導線若干，按照圖1連好電路來測量該“馬鈴薯電池”的電動勢，調節(jié)電阻箱，得到了多組數(shù)據(jù)，其中2組為I₁=140μA，R₁=5000Ω，I₂=210μA，R₂=2700Ω，則可求出該電池的電動勢E=0.966 V （保留3為有效數(shù)字）

（2）小華認為利用第（1）題的2組數(shù)據(jù)也可以求得電池內阻，但是由于G表內阻未知，不是很精確，為了精確測量出內阻應先測出G表內阻R_g，他按照圖2連好電路（其中電位器相當于阻值極大的滑動變阻器，G₁、G₂為完全相同的電表），具體操作如下：
①S₁閉合前，調節(jié)電位器阻值達到最大，閉合S₁、S₂，斷開S₃；
②調節(jié)電位器使G₁、G₂示數(shù)均為I=200μA；
③保持電位器阻值不變，閉合S₁、S₃，斷開S₂；
④調節(jié)電阻箱阻值，使G₁示數(shù)I′=200μA，此時電阻箱示數(shù)如圖3．
根據(jù)以上步驟得到的結果，求出“馬鈴薯電池”的內阻r=1800Ω
（3）小明想利用圖象法處理數(shù)據(jù)，更為精確地測量該“馬鈴薯電池”電動勢和內阻，請設計數(shù)據(jù)記錄表格．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，應用閉合電路歐姆定律列方程求出電源電動勢．
（2）電阻箱各旋鈕示數(shù)與對應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)實驗步驟求出電池內阻．
（3）根據(jù)實驗原理與實驗步驟確定需要測量的量，然后設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格．

解答 解：（1）在閉合電路中，電源電動勢：E=I（r+R），由實驗數(shù)據(jù)可得：
E=140×10^-6（r+5000），E=210×10^-6（r+2700），解得：E=0.996V；
（2）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，
實驗應用等效法測電流表內阻，電流表內阻等于電阻箱示數(shù)，Rg=1800Ω．
（3）應用安阻法測電源電動勢與內阻，實驗需要測出電阻箱示數(shù)與電流表示數(shù)，
應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，應作出$\frac{1}{I}$-R圖象或U-I圖象，然后根據(jù)圖象求出電源電動勢與內阻，
實驗數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示：
實驗數(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）1800；（3）實驗數(shù)據(jù)記錄表格如上表所示

點評 本題考查測量電動勢和內電阻的實驗，要注意明確電阻箱各旋鈕示數(shù)與對應倍率的乘積之和是電阻箱的示數(shù)，電阻箱不需要估讀；同時掌握實驗原理和方法．