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9.某学生科技活动小组利用用铜片、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.为了估计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
铜片(填“铜”或“锌”)连接.
(2)通过上网查看获知:水果电池的内阻与水果的种类(果汁中的电解质与浓度)、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,不能(填“能”或“不能”)使用多用电表的欧姆挡进行初步测量.
(3)由于缺少电流表与电压表,研究小组仍然使用多用表进行实验,某同学连接如乙图的实验电路,将多用电表当电流表使用.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$\frac{1}{I}$-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=$\frac{1}{k}$,内阻r=$\frac{b}{k}$-R0.(用k、b和R0表示)
(4)有同学提出自己的测量方案,如图丙所示,将多用电表当电压表使用.结合所学知识,你认为图乙方案(填“图乙”或“图丙”)误差更小.

分析 (1、2)根据多用电表的原理及电池的性质可明确如何接电路,同时分析能否测量电源内阻;
(3)由闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式,从而根据图象分析电源的电动势和内阻;
(4)分析水果电池的性质,结合电路结构分析哪一种方案误差更小.

解答 解:(1)电压表红表笔应接电源的正极,故电压表红表笔应接电源铜片,
(2)因多用电表通过测量电流得出电阻,因电源本身有电动势,故无法直接测量电源的内阻;
(3)由闭合电路欧姆定律可知:
I=$\frac{E}{R+r}$则$\frac{1}{I}=\frac{R}{E}+\frac{r}{E}$,
由由公式及数学知识可得:
图象中的k=$\frac{1}{E}$,b=$\frac{r}{E}$
解得:E=$\frac{1}{k}$;r=$\frac{b}{k}$-R0
(4)丙图中,因水果电池的内阻较大,与电压表内阻相差不多,故电流表会分流比较明显,而增大实验误差,所以图乙方案误差更小.
故答案为:(1)铜;(2)不能;(3)$\frac{1}{k}$;$\frac{b}{k}$-R0;(4)图乙.

点评 本题涉及测定电源电动势和内电阻的实验原理及具体操作,虽然最后的图象处理不是用的伏安法,但都可以用闭合电路欧姆定律列式分析,作出直线图象是关键.

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