Question

1．同学们知道，将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，但日常生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究．
（1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1伏多一点．晓宇同学找来了一个土豆做实验，当用量程为0～3V、内阻约50kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V．但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V，0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光．检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表测量其电压确实能达到3V多．据您猜想，出现这种现象的原因应当是：“苹果电池”的内阻太大（不要求写分析、推导过程）．
（2）如图1，晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，读得此时的读数为30Ω．小丽同学用灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为0.32mA，根据前面用伏特表测得的0.96V电压，由全电路欧姆定律得：r=$\frac{E}{I}=\frac{0.96}{{0.32×{{10}^{-3}}}}$Ω=3.0kΩ．因而晓宇同学说土豆的内阻为30Ω，而小丽同学则说是3kΩ．
请你判断，用晓宇或小丽同学的方法测量“土豆电池”的内阻，结果是否准确，为什么？请选一位同学的方法说明理由．

（3）若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：
A．电流表A₁（量程为0～0.6A，内阻为1Ω）
B．灵敏电流表A₂（量程为0～0.6mA，内阻为800Ω）
C．灵敏电流表A₃（量程为0～300μA，内阻未知）
D．滑动变阻器R₁ （最大阻值约10Ω）
E．滑动变阻器R₂（最大阻值约2kΩ）
F．定值电阻（阻值2kΩ）
G．变阻箱（0～9999Ω）
①为了能尽可能准确测定“土豆电池”的电动势和内阻，实验中应选择的器材是BG（填器材前的字母代号）．
②在图2的方框中画出应采用的电路．

Answer 1

分析 （1）“苹果电池”的内阻太大，接灯泡时，电流太小，灯泡功率太小，不会发光；
（2）根据题意可明确电池的内阻情况；再分析两位同学的方法，明确能否正确测量正确结果；
（3）①②用伏安法测量电源的电动势和内电阻，画出电路图并连接实物图；
③电源的U-I图线的纵轴截距表示电动势，斜率表示内阻．

解答 解：（1））“苹果电池”的内阻太大，接灯泡时，电流太小，灯泡功率太小，不会发光；
故答案为：“苹果电池”的内阻太大；
（2）晓宇的方法不正确，因水果电池本身有电动势，当用欧姆表直接接“土豆电池”的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准．
小丽同学测量的误差也很大．理想状态下用电流表测得的是短路电流，伏特表测得的应当是电源电动势，但由于水果电池的内阻很大，伏特表的内阻不是远大于水果电池的内阻，故其测得的电动势误差大，算得的内阻亦不准确（3）①因没有电压表，故本实验可以采用安阻法测电源电动势与内阻需要电阻箱与电流表，由题意可知，水果电池内阻很大，通过水果电池的最大电流较小，为保证安全并精确测量，电流表可选B、灵敏电流表A₂（量程为0～0.6mA，内阻为800Ω），因此实验器材可选：B、G．
②安阻法测电源电动势与内阻的实验电路图如图所示．
（3）①用伏安法测量电源的电动势和内电阻，电路图和连线图如图所示：

故答案为：（1）水果电池的内阻太大．
（2）晓宇的方法不正确，因水果电池本身有电动势，当用欧姆表直接接“土豆电池”的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准．
小丽同学测量的误差也很大．理想状态下用电流表测得的是短路电流，伏特表测得的应当是电源电动势，但由于水果电池的内阻很大，伏特表的内阻不是远大于水果电池的内阻，故其测得的电动势误差大，算得的内阻亦不准确．
（3）①B、G
②如图所示．

点评 本题考查测电池的电动势和内阻实验、闭合电路欧姆定律等知识，考查逻辑推理能力、分析综合能力和实验探究能力；要注意学会根据题意确定实验原理和实验器材的方法．