导与练2016届高考物理(浙江专用)一轮课后巩固训练：1.1描述运动的基本概念 (33)

第课时实验三:测定电源的电动势和内阻

1.下面给出了多种用伏安法测电源电动势和内阻的数据处理方法.其中既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是( C )

A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E、r

B.多测几组I、U的数据,求出几组E、r,最后分别求出其平均值

C.测出多组I、U的数据,画出U I图象,再根据图象求E、r

D.多测出几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势,再用闭合电路欧姆定律求出内阻r

解析:A项中只取了两组数据,实验误差大;若有的数据误差很大,用B 项的方法无法排除;D项中取I、U的平均值毫无意义;故选C项. 2.(2013年浙江理综)采用如图(甲)所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.

(1)除了选用图(乙)中的部分器材外, (填选项);

A.还需要电压表

B.还需要电流表

C.还需要学生电源

D.不再需要其他器材

(2)测量所得数据如下:

用作图法求得电池的内阻r= ;

(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻R A= .

解析:(1)选A,图中已有电流表、电阻箱和干电池,还缺少电压表.

(2)作出U I图像,由图像斜率可求得r=(0.75±0.10)Ω.

(3)由欧姆定律得:R+R A=,得R A=-R=0.22 Ω.

答案:(1)A (2)(0.75±0.10)Ω(3)0.22 Ω

3.(2013年安徽理综)根据闭合电路欧姆定律,用图(甲)所示电路可以测定电池的电动势和内电阻.图中R0是定值电阻,通过改变R的阻值,测出R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在R坐标系中描出坐标点,如图(乙)所示.

已知R0=150 Ω,请完成以下数据分析和处理.

(1)图(乙)中电阻为Ω的数据点应剔除;

(2)在坐标纸上画出R的关系图线;

(3)图线的斜率是(V-1·Ω-1),由此可得电池电动势E x=

V.

解析:根据闭合电路欧姆定律得:

E x=U12+I(R+r x),I=,

整理得:U12=,

变形得:=++R.

从上式看出和R是线性关系,其图像为直线,R=80.0 Ω的数据点偏

离直线太远,应剔除.画R关系图线时,应使大多数点落在直线上,

不在直线上的点分布在直线两侧,图线如图所示.图线的斜率k=.

在图线上选取相距较远的两点(0,0.71)和(180,1.51),得出

k= V-1·Ω-1≈4.44×10-3 V-1·Ω-1,

E x== V≈1.50 V.

答案:(1)80.0 (2)见解析(3)4.44×10-3 1.50

4.(2013江苏南京一模)在测量一节干电池的电动势和内电阻的实验中,实验电路如图所示.

(1)实验过程中,应选用哪个电流表和滑动变阻器(请填写选项前对应的字母).

A.电流表A1(量程0.6 A,内阻约0.8 Ω)

B.电流表A2(量程3 A,内阻约0.5 Ω)

C.滑动变阻器R1(0～10 Ω)

D.滑动变阻器R2(0～200 Ω)

(2)实验中要求电流表测量通过电池的电流,电压表测量电池两极的电压.根据图示的电路,电流表测量值真实值(选填“大于”

或“小于”).

(3)若测量的是新干电池,其内电阻比较小.在较大范围内调节滑动变阻器,电压表读数变化(选填“明显”或“不明显”).

解析:(1)因干电池要求的电流不能太大,电流表选0.6 A量程,故选A 不选B;在限流接法中,滑动变阻器的阻值应与待测内阻r相差不大,既有明显的电流变化和电压变化,还便于调节,故选C不选D.

(2)由于电压表有分流作用,通过电流表的电流小于通过电池的电流,故电流表的测量值小于真实值.

(3)若测量的新干电池,其内阻比较小,内电压很小,在较大范围内调节滑动变阻器时,内电压几乎不变,外电压约等于电源的电动势,电压表读数变化不明显.

答案:(1)AC (2)小于(3)不明显

5.(2013浙江名校联盟第一次联考)小明要测定一电源的电动势E和内电阻r,实验器材有:一只DIS电流传感器(可视为理想电流表,测得的电流用I表示),一只电阻箱(阻值用R表示),一只开关和导线若干.他设计了如图(甲)所示的电路进行实验和采集数据.

(1)小明设计该实验的原理表达式是(用E、r、I、R表示);

(2)小明在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”),在实验过程中,将电阻箱调至图(乙)所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为Ω;

(3)小明根据实验采集到的数据作出如图(丙)所示的R图像,则由图

像求得,该电源的电动势E= V,内阻r= Ω(结果均保留2位有效数字).

解析:(1)在闭合电路中,E、I、R、r几个量之间的关系是E=I(R+r).

(2)为了整个电路的安全,所以开始电流要小,在闭合开关之前,应先将电阻箱电阻调到最大值;题图乙电阻箱读数为25 Ω.

(3) 根据闭合电路欧姆定律,该同学设计实验的原理是根据E=I(R+r),推出=+,再结合R图像可知:R图线的斜率为,图线与纵轴的截距

为,解得E=6.0 V(5.8～6.2 V均可),r=2.4 Ω(2.3～2.5 Ω均可). 答案:(1)E=I(R+r) (2)最大值25

(3)6.0(5.8～6.2均可) 2.4(2.3～2.5均可)

【教师备用1】某同学采用如图(甲)所示的电路测定电源电动势和

内阻,已知干电池的电动势为 1.5 V左右,内阻为 1 Ω左右,电压表(0～3 V,3 kΩ),电流表(0～0.6 A,1.0 Ω),滑动变阻器有

R1(0～10 Ω,2 A)和R2(0～100 Ω,0.1 A)各一只.

(1)在实验中滑动变阻器应选用(填“R1”或“R2”).

(2)在图(乙)中用笔画线代替导线连接实物图.

解析:(1)R2允许通过的最大电流为0.1 A,不能满足实验的要求,再者为了实验中便于调节,滑动变阻器应选R1.

(2)实物连接图如图所示:

答案:(1)R1(2)图见解析

【教师备用2】 (2013威海一模)电动自行车现在已经成为人们时尚的代步工具,其中的电池是铅蓄电池,用三块或四块铅蓄电池联后给电动自行车供电.某兴趣小组将一辆旧电动自行车的电池拆下后充满电,测量其中一块铅蓄电池的电动势和内阻.

(1)用图(甲)所示的电路测量该铅蓄电池的电动势E和内阻r,图中R0

为保护电阻,其阻值为5 Ω.改变电阻箱的阻值R,测出对应的电流I,根据测量的数据作出该铅蓄电池的R图线,如图(乙)所示.由图线可

求得该电池的电动势E= V,内阻r= Ω.

(2)本实验中测得的电池内阻比真实值(填“大”或“小”或“相等”).

解析:根据图(甲),应用闭合电路欧姆定律,E=I(R+R0+r),变形为1/I=R/E+(R0+r)/E.该铅蓄电池的R图线斜率等于1/E,由图线可求得

该电池的电动势E=10 V;图线在纵轴的截距绝对值等于(R0+r)/E,由图线可求得该电池的内阻为 4 Ω.由于没有考虑电流表内阻,实际测量出的电池内阻等于电池内阻与电流表内阻之和,所以本实验中测得的电池内阻比真实值大.

答案:(1)10 4 (2)大

【教师备用3】研究表明:用纳米硅粉和藻朊酸盐制成电极的电池,其容量是一般电池的8倍.在测定一节该新型电池的电动势和内阻的

实验中,所提供的器材有:

待测该电池一节(电动势约为2 V)

电流表G(量程3.0 mA,内阻r1=100 Ω)

电流表A(量程0.6 A,内阻r2=1.0 Ω)

定值电阻R1=100 Ω

定值电阻R2=900 Ω

滑动变阻器R'(0～50 Ω)

开关、导线若干

(1)为了更准确测出该电池的电动势和内阻,采用图(甲)所示实验电路图,其中定值电阻R应选用(选填“R1”或“R2”).请根据你选定的定值电阻完成图(乙)中的实物连接.

(2)某同学在实验中测出电流表A和电流表G的示数I和I g,根据记录数据作出I g I图象如图(丙)所示,根据图象可求得,被测电池的电动势E= V,内阻r= Ω.(计算结果保留两位小数)

解析:(1)电流表G的内阻r1=100 Ω,串联上定值电阻R2=900 Ω后,

就将电流表G改装成量程为3 V的电压表.实物连接如图所示.

(2)纵轴截距I g=1.90 mA,路端电压U=I g(R2+r1)=1.90 V,即被测电池的电动势E=1.90 V.电池的内阻r=-r2=-1 Ω=0.50 Ω.

答案:见解析