Question

（2012?閔行區(qū)三模）將兩個金屬電極鋅、銅片插入一個水果中就可以做成一個水果電池．現(xiàn)要測量橘子電池（如圖A所示）的電動勢和內(nèi)阻，四位同學(xué)采用不同的方法進行探究．
（1）甲同學(xué)用多用表的直流電壓檔，選擇0～1V量程，直接測銅鋅兩金屬片之間的電壓時讀數(shù)為0.82V；用多用表的歐姆檔直接測水果電池的兩極，讀得此時的讀數(shù)為3200Ω；甲同學(xué)認為該水果電池電動勢E=0.82V，內(nèi)阻r=3.2kΩ
請指出甲同學(xué)測量的主要錯誤：

①水果電池的內(nèi)阻較大，水果電池的電動勢大于0.82V
②因水果電池本身有電動勢，當(dāng)用歐姆表直接接水果電池的兩極時，歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯(lián)，影響測量的結(jié)果，故測不準(zhǔn)．

（2）乙同學(xué)利用伏安法電路并借助DIS實驗器材中的電壓、電流傳感器測水果電池的電動勢和內(nèi)阻，電路如圖B所示．
下表是乙同學(xué)測量該水果電池時記錄的數(shù)據(jù)．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓U/V	0.32	0.360	0.44	0.52	0.60	0.68
電流I/mA	0.32	0.30	0.26	0.22	0.18	0.14

請你根據(jù)測量數(shù)據(jù)在答題卷相應(yīng)位置的坐標(biāo)紙中描點作出U隨I變化的關(guān)系圖象．由圖象求出水果電池的電動勢為

0.96V

V，內(nèi)阻為

2.0×10³Ω

Ω．
（3）丙同學(xué)也想自己測一下水果電池的電動勢和內(nèi)阻，該同學(xué)手邊只有電流傳感器，導(dǎo)線、開關(guān)和一只電阻箱（電阻可變范圍09999.9Ω），他利用這些器材測出了一系列電流與電阻對應(yīng)的數(shù)據(jù)，圖象法處理數(shù)據(jù)時丙同學(xué)作出

1

I

隨

R

 變化的關(guān)系圖象．根據(jù)圖象的斜率和截距也求出了水果電池的電動勢和內(nèi)阻．
（4）丁同學(xué)將四個這樣的水果電池串聯(lián)起來給“2.5V，0.5A”的小燈泡供電，燈泡仍不發(fā)光（檢查電路無故障）分析燈泡不亮的原因是：

水果電池的內(nèi)阻太大，回路中電流太小，路端電壓太小

．

Answer 1

分析：（1）電壓表測量的是路端電壓，水果電池有內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電壓表讀數(shù)與電動勢的關(guān)系；水果電池本身有電動勢，當(dāng)用歐姆表直接水果電池的兩極時，歐姆表內(nèi)部的電源將與水果電池串聯(lián)，影響測量的結(jié)果．
（2）作出U隨I變化的關(guān)系圖象，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析可知：U-I圖象的縱軸截距表示電源的電動勢，斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，由圖象即可求解；
（3）本題中沒有電壓表，可用電流表與電阻箱配合，既能測量電流，兩者讀數(shù)的乘積等于電路電壓，相當(dāng)于伏安法測量電動勢和內(nèi)阻．由閉合電路歐姆定律變形進行分析．
（4）燈泡仍不發(fā)光，說明電流過小，原因是水果電池的內(nèi)阻太大．

解答：解：（1）①電壓表測量的是路端電壓，水果電池有較大的內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，水果電池的電動勢大于0.82V；
②水果電池本身有電動勢，當(dāng)用歐姆表直接水果電池的兩極時，歐姆表內(nèi)部的電源將與水果電池串聯(lián)，影響測量的結(jié)果，故測量不準(zhǔn)確．
（2）作出U隨I變化的關(guān)系圖象，U-I圖象的縱軸截距表示電源的電動勢，斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，由圖象可知，水果電池的電動勢為E=0.96V，內(nèi)阻為r=2.0×10³Ω
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律得：
  E=I（R+r）
得

1

I

=

1

E

r+

R

E

由數(shù)學(xué)知識可知，

1

I

-R圖象的斜率等于

1

E

，縱軸截距等于

1

E

r．
（4）水果電池的內(nèi)阻太大，回路中電流太小，路端電壓太小，燈泡不發(fā)光．
故答案為：（1）①水果電池的內(nèi)阻較大，水果電池的電動勢大于0.82V
②因水果電池本身有電動勢，當(dāng)用歐姆表直接接水果電池的兩極時，歐姆表內(nèi)部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯(lián)，影響測量的結(jié)果，故測不準(zhǔn)．
（2）0.96V，2.0×10³Ω．
（3）

1

I

，R
（4）水果電池的內(nèi)阻太大，回路中電流太小，路端電壓太小．

點評：本題關(guān)鍵要掌握實驗的原理：閉合電路歐姆定律，即電源的電動勢等于電源的內(nèi)外電壓之和，并能理解圖象的物理意義，會求解電動勢和內(nèi)阻．