版高考物理全国通用大一轮复习讲义文档实验十 测定电源的电动势和内阻 Word版含答案Word文件下载.docx

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2．注意事项

（1）为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．

（2）电流不要过大，应小于0.5A，读数要快．

（3）要测出不少于6组的（I，U）数据，变化范围要大些．

（4）若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|

|确定．

（5）电流表要内接（因为r很小）．

3．误差来源

（1）偶然误差：

用图象法求E和r时作图不准确．

（2）系统误差：

电压表分流.

命题点一　教材原型实验

例1　（2016·

四川理综·

8Ⅱ）用如图3所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：

待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R1（阻值10Ω）和R2（阻值5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．

图3

实验主要步骤：

（ⅰ）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；

（ⅱ）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；

（ⅲ）以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线（U、I都用国际单位）；

（ⅳ）求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.

回答下列问题：

（1）电压表最好选用________；

电流表最好选用______．

A．电压表（0～3V，内阻约15kΩ）

B．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）

C．电流表（0～200mA，内阻约2Ω）

D．电流表（0～30mA，内阻约2Ω）

（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．

A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱

B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱

C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱

D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱

（3）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．

答案　

（1）A　C　

（2）C

（3）ka　k－R2

解析　

（1）电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表A；

当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为I＝

≈176mA，所以选量程为200mA的电流表C.

（2）由电路分析可知，若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项C符合题意．

（3）由E＝U＋I（r＋R2），得U＝－I（r＋R2）＋E，对比伏安特性曲线可知，图象斜率的绝对值k＝r＋R2，所以电源内阻r＝k－R2；

令U＝0，得I＝

＝

，由题意知与横轴截距为a，所以a＝I＝

，则E＝ka.

1．利用图4所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差．供选择的器材有：

图4

A．电流表A（0～0.6A）

B．电压表V1（0～3V）

C．电压表V2（0～15V）

D．滑动变阻器R1（0～20Ω）

E．滑动变阻器R2（0～200Ω）

F．定值电阻R0＝1Ω

G．开关一个，导线若干

（1）实验中电压表应选用________，滑动变阻器应选用________（选填相应器材前的字母）．

（2）闭合开关，电压表和电流表均有示数，但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表的读数变化都非常小．同学们讨论后，在原电路的基础上又加了一个定值电阻R0，问题得到解决．请你在虚线框内画出改进后的电路图．

某位同学记录了6组数据，对应的点已经标在坐标纸上．在图5坐标纸上画出U－I图线，并根据所画图线可得出干电池的电动势E＝______V，内电阻r＝________Ω.（结果均保留两位有效数字）

图5

答案　

（1）B　D　

（2）见解析图　1.5　0.14（0.13～0.18）

解析　

（1）由于干电池的电动势为1.5V，所以应选电压表B，C的量程太大，误差太大；

选用小的滑动变阻器便于操作，故选D.

（2）电路图如图甲所示，U－I图线如图乙所示

图象的纵截距表示电源电动势，故有E＝1.5V，所以内阻为r＝

Ω－1Ω≈0.14Ω

2．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻．要求尽量减小实验误差．

（1）应该选择的实验电路是图6中的________（选填“甲”或“乙”）．

图6

（2）现有电流表（0～0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：

A．电压表（0～15V）B．电压表（0～3V）

C．滑动变阻器（0～50Ω）D．滑动变阻器（0～500Ω）

实验中电压表应选用______；

滑动变阻器应选用______．（选填相应器材前的字母）

（3）某位同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图7，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线.

序号

1

2

3

4

5

6

电压U（V）

1.45

1.40

1.30

1.25

1.20

1.10

电流I（A）

0.060

0.120

0.240

0.260

0.360

0.480

图7

（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.

（5）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．下列示意图中正确反映P－U关系的是________．

答案　

（1）甲　

（2）B　C　（3）如图所示　（4）1.50（1.49～1.51）　0.83（0.81～0.85）　（5）C

解析　

（1）干电池内阻相对一般电流表内阻而言较小，为减小电流表分压带来的系统误差，故应选甲．

（2）干电池电动势约为1.5V，电压表选B可减小读数误差．滑动变阻器应选C，若选D，由于总阻值较大，则滑片滑动时移动范围小，不便调节．

（3）图线应为直线，作图时使尽量多的点在线上，不在线上的点应均匀分布在线的两侧，误差较大的点舍去．

（4）由U＝E－Ir可得图象上的纵轴截距E＝1.50V，斜率的绝对值r≈0.83Ω.

（5）输出功率P＝UI＝－

（U－

）2＋

，应为开口向下的抛物线，C正确．

3．手机、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中，这些电器都要用到蓄电池．某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的电动势约为3V.

A．量程是0.6A，内阻约为0.5Ω的电流表；

B．量程是3V，内阻是6kΩ的电压表；

C．量程是15V，内阻是30kΩ的电压表；

D．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；

E．阻值为0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；

F．定值电阻4Ω，额定功率4W；

G．开关S一个，导线若干．

（1）为了减小实验误差，电压表应选择________（填器材代号），图8中的导线应连接到________处（填“①”或“②”），改变滑动变阻器阻值的时候，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择________（填器材代号）．

图8

（2）用

（1）问中的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的U－I图线如图9所示，由图线可得该蓄电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω.（结果保留两位有效数字）

图9

答案　

（1）B　①　E　

（2）3.2　1.3　

解析　

（1）蓄电池的电动势约为3V，电压表C的量程太大，选电压表B.导线接①处，与电池串联的定值电阻阻值已知，有利于准确测出电池的内阻．电流表量程为0.6A，由R＝

得回路中的总电阻不能小于5Ω，滑动变阻器D总阻值太大，操作不方便，滑动变阻器选E.

（2）由图线在纵轴上的截距可得蓄电池的电动势E＝3.2V，图线斜率的绝对值|k|≈5.3Ω，减去与电池串联的定值电阻的阻值4Ω，可得电池的内阻r＝1.3Ω.

命题点二　实验拓展创新

例2　图10甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，定值电阻R1和A1内阻之和为10000Ω（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多），A2为理想电流表．

（1）按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．

图10

（2）在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________（填“a端”“中央”或“b端”）．

（3）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为：

I1（mA）

0.125

0.130

0.135

0.140

0.145

I2（mA）

480

400

320

232

140

68

在图11所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2图线．

图11

（4）利用所得图线求得电源的电动势E＝__________V，内阻r＝________Ω.（均保留两位小数）

（5）该电路中电源输出的短路电流Im＝__________A．（保留两位有效数字）

答案　

（1）见解析图　

（2）b端　（3）见解析图　（4）1.49（1.48～1.50）　0.60（0.55～0.65）　（5）2.5（2.3～2.7）

解析　

（1）连线如图所示．

（2）实验前滑动变阻器接入电路电阻值应最大．

（3）如图所示．

（4）由图线上读出两组数值，代入E＝I1（R1＋RA1）＋（I1＋I2）r构成方程组联立求解E和r.

（5）短路电流Im＝

.

4．某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻．

A．待测干电池一节，电动势约为1.5V，内阻约为几欧姆

B．直流电压表V，量程为3V，内阻非常大

C．定值电阻R0＝150Ω

D．电阻箱R

E．导线和开关

根据如图12甲所示的电路连接图进行实验操作．多次改变电阻箱的阻值，记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U.在

－R坐标系中描出的坐标点如图乙所示．

图12

（1）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则

与R的关系式为_____________________．

（2）在图乙坐标纸上画出

－R关系图线．

（3）根据图线求得斜率k＝________V－1·

Ω－1，截距b＝________V－1（保留两位有效数字）．

（4）根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω（保留三位有效数字）．

答案　

（1）

R＋

（2）见解析图　（3）4.4×

10－3（4.2×

10－3～4.6×

10－3）　0.70（0.69～0.71）　（4）1.52（1.45～1.55）　9.09（7.50～10.5）

解析　

（1）由闭合电路欧姆定律可知：

E＝U＋

（R＋r），整理可知

（2）作图如图所示．

（3）根据图线求得斜率k＝

　V－1·

Ω－1≈4.4×

10－3V－1·

Ω－1，截距b＝0.70V－1.

（4）由方程可知

＝k＝4.4×

Ω－1，

＝b＝0.70，解得E≈1.52V；

r≈9.09Ω.

5．某同学设想运用如图13甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求．

（1）为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至________（填“最大”或“最小”），然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；

接着将开关K2拨至2位置．保持R2不变，调节R1，当调节R1＝34.2Ω时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx＝________Ω.

（2）为了测量电流表A的内阻RA和电源（内阻忽略不计）的电动势E，他将R1的阻值调到R1＝1.5Ω，R2调到最大，将开关K2拨至2位置，闭合开关K1；

然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；

最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：

____________；

利用图象中的数据可求得，电流表A的内阻RA＝______Ω，电源（内阻忽略不计）的电动势E＝________V.

图13

答案　

（1）最大　34.2　

（2）

＋

　0.5　4

解析　

（1）为了保护电路，需要将电阻箱的阻值都调至最大，因为两种情况下电流表示数相同，Rx和R1等效，所以Rx＝R1＝34.2Ω.

（2）根据闭合电路欧姆定律得：

E＝I（R1＋R2＋RA），解得

R2＋

，故

－R2图象的斜率为

，则纵截距为

，代入数据可得：

，

＝0.5，解得E＝4V，RA＝0.5Ω.