Question

10．测量“水果电池”的电动势和内电阻的实验中，将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡，原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测定电流约为3mA．现有下列器材：
待测“水果电池”
电流表：满偏电流3mA，电阻约10Ω
电压表：量程0～1.5V，电阻约1000Ω
滑动变阻器R₁：0～30Ω
滑动变阻器R₂：0～30kΩ
开关、导线等实验器材
（1）本实验选用如图1所示的实验原理图，应该选用哪种规格的滑动变阻器？R₂．（填写仪器代号）
（2）在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，得到U-I图象如图2所示，根据图中所给数据，则“水果电池”的电动势E=1.5V，内电阻r=500Ω．
（3）若不计测量中的偶然误差，用这种方法测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比较，电动势E相等（选填“偏大”或“相等”或“偏小”），内电阻r偏大（选填“偏大”或“相等”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）通过水果电池的内阻大小，选择合适的滑动变阻器．
（2）U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻．
（3）由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，运用图象法分析误差．

解答 解：（1）电源的内阻大约r=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω，若选用0～30Ω的滑动变阻器，移动滑片，电流可调节测量范围较小，所以本实验中滑动变阻器应选用R₂．
（2）U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻．
U-I图线的纵轴截距为1.5，知：水果电池的电动势E=1.5V，
图线斜率的绝对值为：r=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω；
（3）由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用图象法分别在U-I图上由测量数据作出的图线1和修正误差后真实值作出的图线2，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势值与真实值相等，内阻的测量值偏大．

故答案为：（1）R₂（2）1.5； 500 （3）相等；偏大．

点评 本题考查数据的处理方法，用图象法处理可以减小误差．解决本题的关键知道实验误差的来源，会从U-I图线中获取电源的电动势和内电阻．