Question

4．某兴趣小组的同学制作了一个“水果电池”：将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了一个简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，内阻约有几百欧．现要求你用量程合适的电压表（内阻较大）、电流表（内阻较小）来测定水果电池的电动势E和内电阻r．
①本实验的电路应该选择图甲或图乙中的甲图．

②若给出的滑动变阻器有两种规格：A（0～20Ω）、B（0～3kΩ）．本实验中应该选用的滑动变阻器为B，通电前应该把变阻器的滑片调至右端（填左或右）．
③实验中测出六组（U，I）的值，在U-I坐标系中描出图丙所示的六个点，分析图中的点迹可得出水果电池的电动势为E=1.50V，内电阻为r=500Ω．（均保留3位有效数字）
④根据你在①中所选择的电路来测量得出的电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比：电动势E相等，内电阻r偏 大．（均选填：“偏大”、“相等”或“偏小”），由此造成的实验误差属于系统误差．（选填“系统”或“偶然”）

Answer 1

分析 ①“水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，由于变阻器的电阻较大，选择内接法（测量对象是电源）可减小误差．
②水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，根据题目提供的电阻器作出选择．
③用描点法作出U-I图象，U-I图象纵轴截距等于电源的电动势，斜率的绝对值大小等于内阻，由数学知识求得“水果电池”的电动势与内电阻．
④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“水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，由于变阻器的电阻较大，为减小误差，应选择电流表内接法，故应选图甲所示电路；
②由题意可知，“水果电池”的内阻很大，若选用0～20Ω的变阻器，当滑动触头移动时，电表的读数几乎不变，无法多次测量，使实验的误差较大；为了减小实验误差，应选用阻值较大的滑动变阻器B．在闭合开关前，应把滑动变阻器的阻值调到最大，故应调至最右端．
③图线的纵轴截距等于电源的电动势，U-I图线的纵轴截距为1.50，
知：水果电池的电动势E=1.50V，
图线斜率的绝对值等于内阻，为：r=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω；
④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．
由此造成的实验误差属于系统误差．
故答案为：①甲，②B，最大
③1.50、500
④相等；偏大；系统

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．