Question

某同學(xué)將銅片和鋅片插入水果中制成一個“水果電池”，該同學(xué)利用下列所給器材測量該“水果電池”的電動勢E和內(nèi)阻r．
A．電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω） 
B．電流表A₂（量程20mA，內(nèi)阻約50Ω）
C．電壓表V₁（量程4V，內(nèi)阻約4kΩ）  
D．電壓表V₂（量程15V，內(nèi)阻15kΩ）
E．滑動變阻器R₁（0～1 000Ω）   
F．滑動變阻器R₂（0～9 999.9Ω）
G．待測“水果電池”（電動勢E約為4V，內(nèi)阻r約為200Ω）  
H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
（1）為盡量減小實驗的誤差，實驗中電流表選擇

 

；電壓表選擇

 

；滑動變阻器選

 

．請在虛線方框中畫出實驗電路圖；
（2）該同學(xué)實驗中記錄的6組對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中描點畫出U-I圖線；由圖線可得，“水果電池”的電動勢E=

 

V，內(nèi)電阻r=

 

Ω．

I/mA	4.0	5.0	8.0	10.0	12.0	14.0
U/V	3.04	2.85	2.30	1.90	1.50	1.14

Answer 1

分析：本題（1）的關(guān)鍵是利用假設(shè)法進行估算：利用閉合電路歐姆定律求出電路中的最大電阻，選出滑動變阻器符合要求的電流表即可；在選擇電流表的內(nèi)外接法時，仍然利用“伏安法”選擇電流表接法的方法判斷，只不過是相對于“研究對象”電池來說罷了；題（2）的關(guān)鍵是認真描點，用直尺畫線，根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出縱軸物理量U與橫軸物理量I的函數(shù)關(guān)系式，再根據(jù)截距和斜率的概念即可求解．

解答：解：（1）：若選用電流表

A

1

，電路中的最小電流為

I

min

=

1

3

I

A

=0.2A，則電路中的最大電阻應(yīng)為：

R

max

=

E

I   min

=

4

0.2

Ω=20Ω，顯然兩個變阻器都不合要求；
若選用電流表

A

2

，同理可得電路中的最大電阻為：

R

max

=

E

1 3 ×20 ×10 -3

=600Ω，所以變阻器的最大電阻應(yīng)為R=600-200=400Ω，所以可選變阻器

R

1

，
所以電流表應(yīng)選

A

2

；
由于水果電池的電動勢為4V，所以電壓表應(yīng)選

V

1

，；顯然變阻器應(yīng)選

R

1

；
由于水果電池的電阻滿足

R   V

r

＞

r

R   A

，所以相對于電源來說，電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示：

（2）：畫出的U-I圖象如下圖所示，根據(jù)U=E-rI可知，U-I圖象的縱軸截距為電動勢大小，斜率絕對值等于電源的內(nèi)阻．
所以E=3.80V，r=

3.80-1.00

14.80 ×10 -3

Ω=189Ω．
 

R   V

r

＞

r

R   A

故答案為：（1）

A

2

，

V

1

，

R

1

如圖
（2）如圖，3.80，189

點評：在進行電路估算時，要求通過電流表的最小電流不小于量程的

1

3

，可以先畫出電路圖，然后再根據(jù)閉合電路歐姆定律或歐姆定律計算討論即可；注意“伏安法”選擇電流表內(nèi)外接法的方法的靈活應(yīng)用．