1.某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片、苹果制作了水果电池,他们想通过实验的方法测量这种电池的电动势E和内阻r。现有如下实验器材:
多用电表一个;高阻值电阻箱R一个;保护电阻R0一只;导线、开关若干。
(1)如图甲,已知锌比铜活泼,所以锌片失电子作负极,铜片得电子作正极。为了估测此苹果电池的电动势,某同学直接使用多用电表直流电压挡测量,则应将红表笔与 (选填“铜”或“锌”)片连接。通过上网查询可知,水果电池的内阻与水果的种类、两电极之间的距离及电极面积大小有关,一般在几百至几千欧姆之间。为了估测此苹果电池的内阻, (选填“能”或“不能”)使用多用电表的欧姆挡进行初步测量。
(2)由于缺少电流表与电压表,研究小组仍然使用多用电表进行实验,某同学连接如图乙的实验电路,将多用电表当电流表使用(不计其内阻)。调节电阻箱R可测得多组多用电表读数I,为了减少偶然误差,该同学作-R图象进行数据处理。如果图象的斜率为k,截距为b,则由图象可得该苹果电池的电动势E= ,内阻r= 。(用k,b和R0表示)
【解析】(1)红表笔应与铜片连接,根据多用电表测电阻的原理和使用规则可知不能测量苹果电池的内阻。
(2)由闭合电路欧姆定律可知I= ,则
=R++;
结合-R图象,有k= ,b=+;
解得E= ,r=-R0。
答案:(1)铜 不能 (2) -R0
2. (2021·济南模拟)无线话筒所用的电池电动势E约为9 V,内阻r约为40 Ω,最大输出电流为100 mA。为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用图甲的电路进行实验。图中电压表为理想电表,R为电阻箱(阻值范围为0～999.9 Ω),R0为定值电阻。
(1)图甲中接入R0的目的是防止电阻箱的阻值调得过小时,通过电源的电流大于其承受范围,起保护电路的作用。实验室备有的定值电阻R0的规格有以下几种,则本实验应选用 。
A.10 Ω B.50 Ω
C.1 500 Ω D.2 500 Ω
(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读出电阻箱的阻值R和对应的电压表的示数U,再改变电阻阻值,取得多组数据,由数据作出了如图乙的图线。由图线可知,当电压表的示数为2 V时,电阻箱接入电路的阻值为 Ω。
(3)根据图乙所作出的图象求得该电池的电动势E= V,内阻r= Ω。(计算结果均保留三位有效数字)
【解析】本题考查利用伏阻法测量电源电动势和电源内阻。
(1)当电阻箱短路时,电路中通过的最大电流为100 mA,则由闭合电路欧姆定律可知,定值电阻的最小阻值约为R0= -r=-40 Ω=50 Ω,定值电阻应选B。
(2)电压等于2 V时, =0.5 V-1,由图乙可知,电压等于2 V时, =4.8×10-2Ω-1,所以R= Ω≈20.8 Ω。
(3)由闭合电路欧姆定律可得U= R,变形得= +,则图象中的斜率k= ,纵轴截距b= ,由图可知,b=0.1 V-1,故E=10.0 V;k= A-1=,解得r≈33.3 Ω。
答案:(1)B (2)20.8(20.0～22.0均可)
(3)10.0 33.3
