Question

4．某興趣小組的同學制作了一個“水果電池”：將一銅片和一鋅片分別插入一只蘋果內，就構成了一個簡單的“水果電池”，其電動勢約為1.5V，內阻約有幾百歐．現要求你用量程合適的電壓表（內阻較大）、電流表（內阻較�。﹣頊y定水果電池的電動勢E和內電阻r．
①本實驗的電路應該選擇圖甲或圖乙中的甲圖．

②若給出的滑動變阻器有兩種規格：A（0～20Ω）、B（0～3kΩ）．本實驗中應該選用的滑動變阻器為B，通電前應該把變阻器的滑片調至右端（填左或右）．
③實驗中測出六組（U，I）的值，在U-I坐標系中描出圖丙所示的六個點，分析圖中的點跡可得出水果電池的電動勢為E=1.50V，內電阻為r=500Ω．（均保留3位有效數字）
④根據你在①中所選擇的電路來測量得出的電動勢E和內電阻r的測量值與真實值相比：電動勢E相等，內電阻r偏 大．（均選填：“偏大”、“相等”或“偏小”），由此造成的實驗誤差屬于系統誤差．（選填“系統”或“偶然”）

Answer 1

分析 ①“水果電池”的內阻很大，為了使電表有明顯示數，應選用阻值較大的滑動變阻器，由于變阻器的電阻較大，選擇內接法（測量對象是電源）可減小誤差．
②水果電池”的內阻很大，為了使電表有明顯示數，應選用阻值較大的滑動變阻器，根據題目提供的電阻器作出選擇．
③用描點法作出U-I圖象，U-I圖象縱軸截距等于電源的電動勢，斜率的絕對值大小等于內阻，由數學知識求得“水果電池”的電動勢與內電阻．
④由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，運用圖象法分析誤差．

解答 解：①“水果電池”的內阻很大，為了使電表有明顯示數，應選用阻值較大的滑動變阻器，由于變阻器的電阻較大，為減小誤差，應選擇電流表內接法，故應選圖甲所示電路；
②由題意可知，“水果電池”的內阻很大，若選用0～20Ω的變阻器，當滑動觸頭移動時，電表的讀數幾乎不變，無法多次測量，使實驗的誤差較大；為了減小實驗誤差，應選用阻值較大的滑動變阻器B．在閉合開關前，應把滑動變阻器的阻值調到最大，故應調至最右端．
③圖線的縱軸截距等于電源的電動勢，U-I圖線的縱軸截距為1.50，
知：水果電池的電動勢E=1.50V，
圖線斜率的絕對值等于內阻，為：r=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω；
④由于電流表的分壓，使得路端電壓存在誤差，而電流沒有誤差，運用圖象法分別在U-I圖上由測量數據作出的圖線1和修正誤差后真實值作出的圖線2，由圖看出，電動勢沒有系統誤差，即電動勢值與真實值相等，內阻的測量值偏大．
由此造成的實驗誤差屬于系統誤差．
故答案為：①甲，②B，最大
③1.50、500
④相等；偏大；系統

點評 本題考查數據的處理方法，用圖象法處理可以減小誤差．解決本題的關鍵知道實驗誤差的來源，會從U-I圖線中獲取電源的電動勢和內電阻．