问题 问答题

将两个金属电极锌、铜片插入一个水果中就可以做成一个水果电池.现要测量橘子电池(如图A所示)的电动势和内阻,四位同学采用不同的方法进行探究.

(1)甲同学用多用表的直流电压档,选择0~1V量程,直接测铜锌两金属片之间的电压时读数为0.82V;用多用表的欧姆档直接测水果电池的两极,读得此时的读数为3200Ω;甲同学认为该水果电池电动势E=0.82V,内阻r=3.2kΩ

请指出甲同学测量的主要错误:______

(2)乙同学利用伏安法电路并借助DIS实验器材中的电压、电流传感器测水果电池的电动势和内阻,电路如图B所示.

下表是乙同学测量该水果电池时记录的数据.

次数123456
电压U/V0.320.3600.440.520.600.68
电流I/mA0.320.300.260.220.180.14
请你根据测量数据在答题卷相应位置的坐标纸中描点作出U随I变化的关系图象.由图象求出水果电池的电动势为______V,内阻为______Ω.

(3)丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻,该同学手边只有电流传感器,导线、开关和一只电阻箱(电阻可变范围09999.9Ω),他利用这些器材测出了一系列电流与电阻对应的数据,图象法处理数据时丙同学作出______随______ 变化的关系图象.根据图象的斜率和截距也求出了水果电池的电动势和内阻.

(4)丁同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V,0.5A”的小灯泡供电,灯泡仍不发光(检查电路无故障)分析灯泡不亮的原因是:______.

答案

(1)①电压表测量的是路端电压,水果电池有较大的内阻,根据闭合电路欧姆定律可知,水果电池的电动势大于0.82V;

②水果电池本身有电动势,当用欧姆表直接水果电池的两极时,欧姆表内部的电源将与水果电池串联,影响测量的结果,故测量不准确.

(2)作出U随I变化的关系图象,U-I图象的纵轴截距表示电源的电动势,斜率的绝对值等于电源的内阻,由图象可知,水果电池的电动势为E=0.96V,内阻为r=2.0×103Ω

(3)根据闭合电路欧姆定律得:

  E=I(R+r)

1
I
=
1
E
r+
R
E

由数学知识可知,

1
I
-R图象的斜率等于
1
E
,纵轴截距等于
1
E
r

(4)水果电池的内阻太大,回路中电流太小,路端电压太小,灯泡不发光.

故答案为:(1)①水果电池的内阻较大,水果电池的电动势大于0.82V

②因水果电池本身有电动势,当用欧姆表直接接水果电池的两极时,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.

(2)0.96V,2.0×103Ω.

(3)

1
I
,R

(4)水果电池的内阻太大,回路中电流太小,路端电压太小.

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