《2019年高考物理二轮复习专题讲义：电学实验 075.测定电源的电动势和内阻（上） Word版含答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理二轮复习专题讲义：电学实验 075.测定电源的电动势和内阻（上） Word版含答案.pdf（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、测定电源的电动势和内阻（上） 【实验目的】 测定电池的电动势和内电阻。 【实验原理】 如图 1 所示，改变 R 的阻值，从电压表和电流表中读出几组 I、U 值，利用闭合电路的欧姆 定律求出几组、r 值，最后分别算出它们的平均值。此外，还可以用作图法来处理数据。 即在坐标纸上以 I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出的几组 I、 U 值画出 U-I 图象（如图 2）所得直线跟纵轴的交点即为电 动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻 r 的值。 【实验器材】 待测电池，电压表（0-3V） ，电流表（ 0-0.6A） ，滑动变阻器（ 10 ） ，电键，导线。 【实验步骤】 1电流表用 0.6A 量程，电压表
2、用 3V 量程，按电路图连接好 电路。 2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1） ，用同样方法测 量几组 I、U 的值。 4打开电键，整理好器材。 5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。 【注意事项】 1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的 1 号 干电池。 2干电池在大电流放电时，电动势 E 会明显下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜 超过 0.3A，短时间放电不宜超过 0.5A。因此，实验中不要将 I 调得过大，读电表要快，每次 读完立即断电。 3要测出不
3、少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组，第 2 和第 5 为一组，第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值再 平均。 4在画 U-I 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别 偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确 度。 5干电池内阻较小时路端电压 U 的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画 U-I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标 I 必 须从零开始） 。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流
4、。不过直线斜率的绝对值照样还是 电源的内阻,这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。 13、 在 “测定电源电动势和内阻” 的实验中， 某同学根据实验数据， 作出了正确的 UI 图象， 如图所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是 （ B ） A短路电流 B电源内阻 C电源电动势 图 1图 2 0.20.00.40.6 6 1 2 3 U/V I/A D全电路电阻 13 （10 分）利用如图 a 所示的电路图测量电源电动势和内电阻，器材如图 b 所示，请用实 线代表导线， 将图 b 中器材连成实验用电路。 实验时经测量得出的 数据如下表， 请在图 c 的方格纸上画出 UI 图线。利用图线可求
5、出 电源电动势和内电阻分别为 、 。 123456 I/A0.120.200.310.320.500.57 U/V1.371.321.241.181.101.05 答：E=1.46V r=0.72如图。 11某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为 1.5 V，内阻约为 1； 电压表(0 一 3V，3k)、电流表(00.6A，1.0)、滑动变阻器有 R1(10，2A) 和 R2(100，0.1 A)各一只 （1)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验电路。 (3)在实验中测得多组电压和电流值， 得到如图丙所示的
6、 UI 图线， 由图可较准确地求出 该电源电动势 E V；内阻，r 。 答：（1）R1 （2）略 （3）1.5 0.85 16 （14 分） （1）图中螺旋测微器的读数是_ mm （2）某研究性学习小组利用图甲所示电路测量某电池的电 A V R 图a E r S U/V I/A 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 0.100.300.700.200.400.60 0.50 甲 A V 乙 U/V I/A 0 8 0 9 1 0 1 1 0 3 0 2 0 10 1 5 1 2 1 4 1 3 0 4 丙 V K rE, 0 R R 图甲 50 15 10 5 1.5 2
7、.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.3 1.4 图乙 U/V 动势 E 和内电阻 r由于该电池的内电阻 r 较小，因此在电路中接入了一阻值为 2.00 的定 值电阻 R0 闭合开关 K， 调整电阻箱的阻值， 读出电压表相应的示数， 得到了如下数据 （R 和 U 分别表示电阻箱读数和电压表读数）： R/40.0020.0012.008.006.005.00 U/V1.891.781.661.571.431.35 为了比较准确地得出实验结论， 该小组的同学准备用图象来处理实验数据， 图象的纵坐标 表示电压表读数 U，则图象的横坐标表示的物理量应该是_ 计算出与各组数 据对应的该物理量
8、并填在表格中，在图乙所示的图象中作图，利用图象得到 E =_V，r = _ 答：（14 分） （1）9.102（9.1019.103） （4 分） （2）电压 U 与电阻 R 的比值（或电流 I） （2 分） ； R U 表格中各电流值分别为 0.047、0.089、0.138、0.196、0.238、0.270（2 分） ； 图象如图所示（2 分） ； 2.00（1.982.02） （2 分） ，0.45（0.400.50） （2 分） 11 (10 分)测量电源的电动势 E 及内阻 r（E 约为 6V， r 约为 1.5） 。器材：量程 3V 的理想电压表 V，量程 0.6A 的电流表 A
9、（具有一定内阻） ，固定电阻 R=8.5，滑线变阻器 R(010)，开关 S，导线若干。 画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。 用笔画线代替导线完成实物连接图。 实验中， 当电流表读数为 I1时， 电压表读数为 U1； 当电流表读数为 I2时， 电压表读数为 U2。 则可以求出 E= ，r= 。 （用 I1，I2，U1，U2及 R 表示） 答：如 图3 分 如图 3 分 0.3 0 0.2 0 0.1 0 0 2.0 1.6 1.3 1.4 R U A/ 1.5 1.7 1.8 2.1 1.9 U/V ，2 分 2 分 21 1221 II UIUI E R II U
10、U r 21 12 11 （10 分）要测量一电源的电动势 E（小于 3V）和内阻 r（约 1） ，现有下列器材：电压 表 V（3V 和 15V 两个量程） 、电阻箱（0999.9） 、定值电阻 R0=3、开关和导线。某同学根 据所给器材设计如下的实验电路。 （1）电路中定值电阻 R0的作用是 （2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。 （3）该同学调节电阻箱阻值 R， 读出对应的电压表读数 U， 得到二组数据： R1=2.0 时 U1=2.37V；R2=4.0 时 U2=2.51V。 由这二组数可求得 电 源 的 电 动 势 为E= V，内阻为 r= （4）为使最终测量结果更精
11、 确，在不改变实验方法、不 更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条建 议 。 解：（1）保护电源，防止短路 （2 分） （2）如右图所示（有一处错就不给分） （2 分） （3）E=2.94V r=1.2 （4） 多测几组 R、U， 分别求出电动势 E、 内阻 r， 再求 E、 r 的平均值， 利 用图象处理数据。 （2 分） 11（10 分） 某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现， 里面除了一节 1.5V 的干电池外，还有一个方形的电池（层叠电池） ，如图甲所示。 为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材： A电流表 G（滿偏电流 10mA，内阻 10） B电流表
12、 A（00.6 A3A，内阻未知） C滑动变阻器 R（0100，1A） D定值电阻 R0（阻值 990） E开关与导线若干 （1）该同学根据现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路，请你按照 电路图在丙图上完成实物连线 A V R R E,r S R0 3 V 15 RR0 S E 甲 V 乙 R0 3 V 15 甲 （2） 丁图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的 I1-I2图线 （I1为电流 表 G 的示数， I2为电流表 A 的示数） ， 则由图线可以得到被测电池的电动势 E V ，内阻 r= （3） 另一位同学也找到了一块层叠电池， 利用上面的实验连接进行测量， 初始时滑片
13、 P 在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上电键后发现滑片 P 向左滑过一 段距离 x 后电流表 A 才有读数，于是该同学根据测出的数据作出了两个电流表读 数 I 与 x 的关系图，如图戊所示，则根据图象可知，此电池的电动势为 V， 内阻为 。 9.0 7. 0 5.0 3.0 I1/mA 0 10 20 x/cm 0 10 20 x/cm 0.60 0.40 0.20 I2/A 戊 解；（1）实物连接如右图 (2 分，电流表量程选择、滑线变阻器滑片位置错误各扣 1 分) （2）9.0，10.0 (每空 2 分) （3）9.0，10.7 (10.511.2 均给分，每空 2 分) 11.
14、（10 分）王红同学到实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时，发现实验桌上还有一 个定值电阻 R0。他设计了如图所示的电路来测量 R0的阻值，实验时用 U1、U2、I 分别表示 电表 V1、V2、A 的读数，并将滑动变阻器的滑片 P 移动到不同位置时，记录了 U1、U2、I 的 一系列值。 （1）他在同一坐标纸上分别作出 U1I、U2I 图线，则所作的直线斜率较大的是 （2）定值电阻 R0的计算表达式是： R0= (用测得的物理量表示)， 若实验中的所有操作和数据处理无错误， 实验中测得 R0值 （填 “大于”、 “等于”或 “小 于”）实际值。 （3）张超同学说 ： “在王红同学所用的实验
15、器材中，如果知道电流表的内阻 rA，就能少用一 A G R0 E R 乙 S 丙 00.10.2 0.30.4 0.5 2 4 6 8 10 I2 /A I1 / mA 丁 个电压表测出电动势、内阻以及 R0的值。请你在虚线框中画出张超同学设想的电路图，并 写出简单实验步骤和 E、r、R0三个物理量的计算式。 V1 R R0 S A V2 E r P 答：U2I 的图线。 ，大于； I UU R 21 0 电路图： 实验步骤：按电路图连接好电路； 闭合开关 S， 移动滑片 P 使滑动变阻器短路，测得两 电表读数为 U1、I1； 移动滑片 P 使滑动变阻器不短路，测得两电表读数 为 U2、I2；
16、 整理器材，数据处理。 计算公式： 由闭合电路欧姆定律 E=U1+I1r, E=U2+I2r 由部分电路欧姆定律 U1=I1(R0+rA),解得 21 2112 II IUIU E 21 12 II UU rA 1 11 0 I rIU R A 22 (2)某型号电池的电动势约 3.7 V，内阻约 2，允许通过的最大电流为 300 mA。现欲测 定其电动势 E 和内阻 r， 给定的器材有 ： 待测电池 E； 电阻箱 R(阻值 0999.9 )； 定值电阻 R0， (阻值 3 )；直流电压表 (量程 3 V，内阻约 6 k)；直流电流表 (量程 0.3 A，内阻约 2 v A )；开关 S 一个
17、；导线若干。 如果在上述两个电表中只选用一个电表与其它器材组成测 量电路， 为使测量结果有尽可能高的精确度，应选用的电表是 _，请在虚线框中画出测量电路图，图中要标明相关 器材 的字母符号。 用设计的电路读取两组数据，分别用 R1、 U1、 R2、 U2或用 R1、 I1、R2、I2表示，求得待测电池电动势 E=_，内阻 r=_。 A V R0R E S r rA P 为使测量结果更精确，在不改变实验器材、实验电路的前提下，请你提出一条建议： (例如：多测几组数据，分别列方程组求出 E、r，再求 E、r 的平均 值。 )_ _ 答： (3 分)v 测量电路如图所示 (3 分) (2 分) 21
18、12 2121 RURU RRRR E (2 分) 0 2112 2121 R RURU UURR r 建议一：多测几组 R、U 数据，分别求出相应的 I 值，用 U、I 数据作出 U-I 图线，由 图线的截距、斜率求出 E、r。 建议二：由可推出，多测几组 R、UrR R U UE 0 RE rR EU 111 0 数据，作图线(为一直线)，由图线的截距、斜率求出 E、r。 RU 11 建议三：由可推出，多测几组 R、U 数据，rR R U UE 0 rRUrR E R 00 111 作图线(为一直线)，由图线的截距、斜率求出 E、r。(2 分) UR 11 其他建议合理的同样给分。 因电表
19、选错导致、小题不能得分的第小题可参照评分标准酌情给分。 14、 （14 分）如图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b 为黑箱的两个输 出端。 (1)为了探测黑箱，小明进行了以下几步测量： 用多用电表的电阻挡测量 a、b 间的电阻； 用多用电表的电压挡测量 a、b 间的输出电压； 用多用电表的电流挡测量 a、b 间的输出电流 你 认 为 以 上 测 量 中 不 妥 的 有 ： (填 序 号 )， 理 由 是： . V R0 R ES 甲 乙 ab S A V2 E r R R0 ab V1 0.100.200.30 0.400.50 0 I/A U/V 丙 (2)含有电源的黑箱相当
20、于一个等效电源(a、b 是电源的两极)，小明想测定这个等效电源的 电动势和内阻，设计了如图乙所示的测量电路，此电路同时能测出电阻 R0的阻值。小 明将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时， 记录了三个电表的一系列示数 记录在下面 两个表格中。 表格一 电压表示数/V1.210.900.600.290 电流表示数/A0.100.200.300.400.50 表格二 电压表示数/V1.401.311.221.081.00 电流表示数/A0.100.200.300.400.50 在图乙的坐标纸中分别作出 R0的 U-I 图象和电源的 U-I 图象。 1 根据作出的图象可以求出定值电阻 R0=_，电源电动势 E=_V，内电 2 阻 r=_ 若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得的定值电阻 R0值_实际值；测得 3 的电源电动势 E 的值_实际值，内阻 r 的测量值_实际值（横线上选填“大于、 等于、小于” ） 答：（1） 、(2 分)；中不能用电阻挡直接测含源电路的电阻，中可能会造成短路。 1 3 1 3 （2）图略 （每图 2 分） ；2.0（1.92.1） ， 1.50（1.481.52） ， 1.0（0.81.2） （每空 1 分） ； 1 2 大于；小于；小于；（每空 1 分） 3