Question

如圖1所示，將兩個不同的金屬電極插入任何一個水果中就可以做成一個水果電池，但日常生活中我們很少用“水果電池”，這是為什么呢？某學習小組的同學準備就此問題進行探究．

（1）同學們通過查閱資料知道將鋅、銅兩電極插入水果中，電動勢大約會有1伏多一點．曉宇同學找來了一個土豆做實驗，當用量程為0～3V、內阻約50kΩ的伏特表測其兩極時讀數為0.96V．但當他將四個這樣的水果電池串起來給標稱值為“3V，0.5A”的小燈泡供電時，燈泡并不發光．檢查燈泡、線路均沒有故障，而用伏特表測量其電壓確實能達到3V多．據您猜想，出現這種現象的原因應當是：

 

（不要求寫分析、推導過程）．
（2）曉宇同學用歐姆表直接測“土豆電池”的兩極，讀得此時的讀數為30Ω．小麗同學用靈敏電流表直接接“土豆電池”的兩極，測得電流為0.32mA，根據前面用伏特表測得的0.96V電壓，由全電路歐姆定律得：r=

E

I

=

0.96

0.32×10-3

Ω=3.0kΩ．因而曉宇同學說土豆的內阻為30Ω，而小麗同學則說是3kΩ．
請你判斷，用曉宇或小麗同學的方法測量“土豆電池”的內阻，結果是否準確，為什么？請分別說明理由．
（3）若實驗室除了導線和開關外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電流表A₁（量程為0～0.6A，內阻為1Ω）
B．靈敏電流表A₂（量程為0～0.6mA，內阻為800Ω）
C．靈敏電流表A₃（量程為0～300μA，內阻未知）
D．滑動變阻器R₁ （最大阻值約10Ω）
E．滑動變阻器R₂（最大阻值約2kΩ）
～F．定值電阻（阻值2kΩ）
G．變阻箱（0～9999Ω）
①為了能盡可能準確測定“土豆電池”的電動勢和內阻，實驗中應選擇的器材是

 

（填器材前的字母代號）．
②在圖2內的方框中畫出應采用的電路．

Answer 1

分析：（1）“蘋果電池”的內阻太大，接燈泡時，電流太小，燈泡功率太小，不會發光；
（2）曉宇同學未考慮水果電池本身有電動勢，小麗同學的測量為扣除電流計內電阻；
（3）由題中所給實驗器材可知，可以采用安阻法測電源電動勢與內阻，根據安阻法測電阻的原理選擇實驗器材，作出實驗電路圖．

解答：解：（1））“蘋果電池”的內阻太大，接燈泡時，電流太小，燈泡功率太小，不會發光；
（2）曉宇的方法不正確，因水果電池本身有電動勢，當用歐姆表直接接“土豆電池”的兩極時，歐姆表內部的電源與水果電池的電動勢正向或反向串聯，影響測量的結果，故測不準；
小麗同學測量的誤差也很大．理想狀態下用電流表測得的是短路電流，伏特表測得的應當是電源電動勢，但由于水果電池的內阻很大，伏特表的內阻不是遠大于水果電池的內阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內阻亦不準確．
小麗同學的測量為扣除電流計內電阻；
（3）①安阻法測電源電動勢與內阻需要電阻箱與電流表，由題意可知，水果電池內阻很大，通過水果電池的最大電流較小，為保證安全并精確測量，電流表可選B、靈敏電流表A₂（量程為0～0.6mA，內阻為800Ω），因此實驗器材可選：B、G．
②安阻法測電源電動勢與內阻的實驗電路圖如圖所示．

故答案為：（1）水果電池的內阻太大．   
（2）小麗同學測量的誤差很大．理想狀態下用電流表測得的是短路電流，電壓表測得的應當是電源電動勢，但由于水果電池的內阻很大，電壓表的內阻不是遠大于水果電池的內阻，故其測得的電動勢誤差大，算得的內阻亦不準確．   
（3）①B、G；       
②如圖．

點評：本題考查測電池的電動勢和內阻實驗、閉合電路歐姆定律等知識，考查邏輯推理能力、分析綜合能力和實驗探究能力．