Question

2．某興趣小組查閱資料知道將鋅、銅作為兩電極插入水果中制成水果電池，電動(dòng)勢(shì)會(huì)有1V左右，他們找來(lái)蘋(píng)果做成“蘋(píng)果電池”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，將四個(gè)這樣的“蘋(píng)果電池”串聯(lián)起來(lái)給標(biāo)稱(chēng)值為“3V，0.5A”的小燈泡供電時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，檢查燈泡、線路均沒(méi)有故障，于是他們希望用如下器材較準(zhǔn)確的測(cè)定“蘋(píng)果電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻：
兩個(gè)串聯(lián)的“蘋(píng)果電池”；
電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約為5kΩ）；
電流表A（量程約為0～0.6mA，內(nèi)阻約為10Ω）；
滑動(dòng)變阻器R₁（最大阻值約5Ω）、滑動(dòng)變阻器R₂（最大阻值約50Ω）、滑動(dòng)變阻器R₃（最大阻值約5kΩ）；
導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)．

（1）他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)了如圖1所示的四種電路圖，合理的電路圖是A；
（2）他們用合理的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)，在圖上作出U-I圖象，由圖象可知一個(gè)“蘋(píng)果電池”的電動(dòng)勢(shì)為1.2V，內(nèi)阻為3.0kΩ（均保留兩位有效數(shù)字）
（3）他們選取的滑動(dòng)變阻器應(yīng)該是${R}_{3}^{\;}$（選填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（4）他們用四個(gè)這樣的“蘋(píng)果電池”串聯(lián)起來(lái)給標(biāo)稱(chēng)值為“3V，0.5A”的小燈泡供電時(shí)，燈泡不亮的原因是通過(guò)小燈泡的電流太�。�

Answer 1

分析 本題（1）根據(jù)水果電池內(nèi)阻較大，可以與電壓表內(nèi)阻相比擬，導(dǎo)致電壓表分流作用較大（或滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{r}＜\frac{r}{{R}_{A}^{\;}}$），所以相對(duì)電源來(lái)說(shuō)電流表應(yīng)用內(nèi)接法；題（2）用直線把各點(diǎn)相連，讀出縱軸截距并求出圖線斜率即可求解；題（3）應(yīng)選擇阻值與水果電池接近的變阻器；題（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律求出通過(guò)小燈泡的最大電流即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)“伏安法”測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理E=U+Ir可知，變阻器不能采用C、D接法，只能從A、B中選擇正確接法，由于水果電池的內(nèi)阻很大，電壓表的分流作用較大（或滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$），所以對(duì)電池來(lái)說(shuō)電流表應(yīng)用內(nèi)接法，合理的電路應(yīng)是A電路；
（2）作出的U-I圖象如圖所示：

由U=E-Ir可知，${E}_{總}(cāng)^{\;}$=2.4V，${r}_{總}(cāng)^{\;}$=$\frac{2.4}{0.4{×10}_{\;}^{-3}}$=6.0kΩ，
所以每個(gè)水果電池的電動(dòng)勢(shì)為E=${\frac{1}{2}E}_{總}(cāng)^{\;}$=1.2V，r=${\frac{1}{2}r}_{總}(cāng)^{\;}$=3.0kΩ
（3）由于待測(cè)水果電池的總電動(dòng)勢(shì)為6kΩ，所以變阻器應(yīng)選擇阻值與之接近的${R}_{3}^{\;}$；
（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過(guò)小燈泡的最大電流為${I}_{max}^{\;}$＜$\frac{4E}{4r}$=$\frac{1.2}{3}mA=0.4mA$，遠(yuǎn)小于小燈泡的額定電流0.5A，即通過(guò)小燈泡的電流太小，所以小燈泡不亮．
故答案為：（1）A；（2）1.2，3.0；（3）${R}_{3}^{\;}$；（4）通過(guò)小燈泡的電流太小

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①當(dāng)待測(cè)電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時(shí)，電流表應(yīng)用內(nèi)接法，滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時(shí)，電流表應(yīng)用外接法，對(duì)測(cè)量電源內(nèi)阻同樣適用；②在表示電源的U-I圖象中，縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻．③當(dāng)變阻器采用限流式接法時(shí)，應(yīng)選擇阻值與待測(cè)電阻截距的變阻器，以方便調(diào)節(jié)．