版高考物理 知識復習與檢測 第七章 恒定電流 實驗八 測量電源的電動勢和內(nèi)阻

實驗八測量電源的電動勢和內(nèi)阻1實驗原理閉合電路歐姆定律2實驗器材電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙和刻度尺3基本操作(1)電流表用0.6 A的量程，電壓表用3 V的量程，按圖1連接好電路圖1(2)把滑動變阻器的滑片移到使阻值最大的一端(3)閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)用同樣的方法再測量幾組I、U值，填入表格中(4)斷開開關，拆除電路，整理好器材1實驗數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列方程求解：由UEIr得，解得E、r.(2)用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖2所示圖2圖線與縱軸交點為E；圖線與橫軸交點為I短；圖線的斜率表示r|.2注意事項(1)為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池(2)電流不要過大，應小于0.5 A，讀數(shù)要快(3)要測出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些(4)若UI圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，內(nèi)阻應根據(jù)r|確定(5)電流表要內(nèi)接(因為r很小)3誤差來源(1)偶然誤差：用圖象法求E和r時作圖不準確(2)系統(tǒng)誤差：電壓表分流.命題點一教材原型實驗例1用如圖3所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻實驗器材：待測電源(電動勢約3 V，內(nèi)阻約2 )，保護電阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 )，滑動變阻器R，電流表A，電壓表V，開關S，導線若干實驗主要步驟：圖3()將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關；()逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I；()以U為縱坐標，I為橫坐標，作UI圖線(U、I都用國際單位)；()求出UI圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a.回答下列問題：(1)電壓表最好選用_；電流表最好選用_A電壓表(03 V，內(nèi)阻約15 k)B電壓表(03 V，內(nèi)阻約3 k)C電流表(0200 mA，內(nèi)阻約2 )D電流表(030 mA，內(nèi)阻約2 )(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是_A兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱C一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導線接在電阻絲左端接線柱D一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導線接在電阻絲右端接線柱(3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E_，r_，代入數(shù)值可得E和r的測量值答案(1)AC(2)C(3)kakR2解析(1)電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所以選內(nèi)阻較大的電壓表A；當滑動變阻器接入電阻最小時通過電流表電流最大，此時通過電流表電流大小約為I176 mA，所以選量程為200 mA的電流表C.(2)由電路分析可知，若滑動變阻器的滑片右移電壓表示數(shù)變大，則滑動變阻器接入電路部分阻值增大，選項C符合題意(3)由EUI(rR2)，得UI(rR2)E，對比伏安特性曲線可知，圖象斜率的絕對值krR2，所以電源內(nèi)阻rkR2；令U0，得I，由題意知與橫軸截距為a，所以aI，則Eka.1利用圖4所示的電路測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，要求盡量減小實驗誤差供選擇的器材有：圖4A電流表A(00.6 A)B電壓表V1(03 V)C電壓表V2(015 V)D滑動變阻器R1(020 )E滑動變阻器R2(0200 )F定值電阻R01 G開關一個，導線若干(1)實驗中電壓表應選用_，滑動變阻器應選用_(選填相應器材前的字母)(2)閉合開關，電壓表和電流表均有示數(shù)，但是無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電壓表的讀數(shù)變化都非常小同學們討論后，在原電路的基礎上又加了一個定值電阻R0，問題得到解決請你在虛線框內(nèi)畫出改進后的電路圖某位同學記錄了6組數(shù)據(jù)，對應的點已經(jīng)標在坐標紙上在圖5坐標紙上畫出UI圖線，并根據(jù)所畫圖線可得出干電池的電動勢E_ V，內(nèi)電阻r_ .(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖5答案(1)BD(2)見解析圖1.50.14(0.130.18)解析(1)由于干電池的電動勢為1.5 V，所以應選電壓表B，C的量程太大，誤差太大；選用小的滑動變阻器便于操作，故選D.(2)電路圖如圖甲所示，UI圖線如圖乙所示圖象的縱截距表示電源電動勢，故有E1.5 V，所以內(nèi)阻為r 1 0.14 .2利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻要求盡量減小實驗誤差(1)應該選擇的實驗電路是圖6中的_(選填“甲”或“乙”)圖6(2)現(xiàn)有電流表(00.6 A)、開關和導線若干，以及以下器材：A電壓表(015 V)B電壓表(03 V)C滑動變阻器(050 )D滑動變阻器(0500 )實驗中電壓表應選用_；滑動變阻器應選用_(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在圖7中，請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點，并畫出UI圖線.序號123456電壓U(V)1.451.401.301.251.201.10電流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480圖7(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E_ V，內(nèi)電阻r_ .(5)實驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化下列示意圖中正確反映PU關系的是_答案(1)甲(2)BC(3)如圖所示(4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)(5)C解析(1)干電池內(nèi)阻相對一般電流表內(nèi)阻而言較小，為減小電流表分壓帶來的系統(tǒng)誤差，故應選甲(2)干電池電動勢約為1.5 V，電壓表選B可減小讀數(shù)誤差滑動變阻器應選C，若選D，由于總阻值較大，則滑片滑動時移動范圍小，不便調(diào)節(jié)(3)圖線應為直線，作圖時使盡量多的點在線上，不在線上的點應均勻分布在線的兩側(cè)，誤差較大的點舍去(4)由UEIr可得圖象上的縱軸截距E1.50 V，斜率的絕對值r0.83 .(5)輸出功率PUI(U)2，應為開口向下的拋物線，C正確3手機、電腦等電器已經(jīng)普及到人們的日常生活中，這些電器都要用到蓄電池某同學利用下列器材測定一節(jié)蓄電池的電動勢和內(nèi)阻蓄電池的電動勢約為3 V.A量程是0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 的電流表；B量程是3 V，內(nèi)阻是6 k的電壓表；C量程是15 V，內(nèi)阻是30 k的電壓表；D阻值為01 k，額定電流為0.5 A的滑動變阻器；E阻值為010 ，額定電流為2 A的滑動變阻器；F定值電阻4 ，額定功率4 W；G開關S一個，導線若干(1)為了減小實驗誤差，電壓表應選擇_(填器材代號)，圖8中的導線應連接到_處(填“”或“”)，改變滑動變阻器阻值的時候，為了使電壓表和電流表的讀數(shù)變化比較明顯，滑動變阻器應選擇_(填器材代號)圖8(2)用(1)問中的實驗電路進行測量，讀出電壓表和電流表的讀數(shù)，畫出對應的UI圖線如圖9所示，由圖線可得該蓄電池的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖9答案(1)BE(2)3.21.3解析(1)蓄電池的電動勢約為3 V，電壓表C的量程太大，選電壓表B.導線接處，與電池串聯(lián)的定值電阻阻值已知，有利于準確測出電池的內(nèi)阻電流表量程為0.6 A，由R得回路中的總電阻不能小于5 ，滑動變阻器D總阻值太大，操作不方便，滑動變阻器選E.(2)由圖線在縱軸上的截距可得蓄電池的電動勢E3.2 V，圖線斜率的絕對值|k|5.3 ，減去與電池串聯(lián)的定值電阻的阻值4 ，可得電池的內(nèi)阻r1.3 .命題點二實驗拓展創(chuàng)新例2圖10甲是利用兩個電流表A1和A2測量干電池電動勢E和內(nèi)阻r的電路原理圖圖中S為開關，R為滑動變阻器，定值電阻R1和A1內(nèi)阻之和為10 000 (比r和滑動變阻器的總電阻都大得多)，A2為理想電流表(1)按電路原理圖在圖乙虛線框內(nèi)各實物圖之間畫出連線圖10(2)在閉合開關S前，將滑動變阻器的滑動端c移動至_(填“a端”“中央”或“b端”)(3)閉合開關S，移動滑動變阻器的滑動端c至某一位置，讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2.多次改變滑動端c的位置，得到的數(shù)據(jù)為：I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068在圖11所示的坐標紙上以I1為縱坐標、I2為橫坐標畫出所對應的I1I2圖線圖11(4)利用所得圖線求得電源的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ .(均保留兩位小數(shù))(5)該電路中電源輸出的短路電流Im_ A(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)見解析圖(2)b端(3)見解析圖(4)1.49(1.481.50)0.60(0.550.65)(5)2.5(2.32.7)解析(1)連線如圖所示(2)實驗前滑動變阻器接入電路電阻值應最大(3)如圖所示(4)由圖線上讀出兩組數(shù)值，代入EI1(R1RA1)(I1I2)r構(gòu)成方程組聯(lián)立求解E和r.(5)短路電流Im.4某同學準備利用下列器材測量干電池的電動勢和內(nèi)阻A待測干電池一節(jié)，電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻約為幾歐姆B直流電壓表V，量程為3 V，內(nèi)阻非常大C定值電阻R0150 D電阻箱RE導線和開關根據(jù)如圖12甲所示的電路連接圖進行實驗操作多次改變電阻箱的阻值，記錄每次電阻箱的阻值R和電壓表的示數(shù)U.在R坐標系中描出的坐標點如圖乙所示圖12(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則與R的關系式為_(2)在圖乙坐標紙上畫出R關系圖線(3)根據(jù)圖線求得斜率k_ V1·1，截距b_ V1(保留兩位有效數(shù)字)(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ (保留三位有效數(shù)字)答案(1)R(2)見解析圖(3)4.4×103(4.2×1034.6×103)0.70(0.690.71)(4)1.52(1.451.55)9.09(7.5010.5)解析(1)由閉合電路歐姆定律可知：EU(Rr)，整理可知R.(2)作圖如圖所示(3)根據(jù)圖線求得斜率kV1·14.4×103 V1·1，截距b0.70 V1.(4)由方程可知k4.4×103 V1·1，b0.70，解得E1.52 V；r9.09 .5某同學設想運用如圖13甲所示的實驗電路，測量未知電阻Rx的阻值、電流表A的內(nèi)阻和電源(內(nèi)阻忽略不計)的電動勢，實驗過程中電流表的讀數(shù)始終符合實驗要求(1)為了測量未知電阻Rx的阻值，他在閉合開關之前應該將兩個電阻箱的阻值調(diào)至_(填“最大”或“最小”)，然后閉合開關K1，將開關K2撥至1位置，調(diào)節(jié)R2使電流表A有明顯讀數(shù)I0；接著將開關K2撥至2位置保持R2不變，調(diào)節(jié)R1，當調(diào)節(jié)R134.2 時，電流表A讀數(shù)仍為I0，則該未知電阻的阻值Rx_ .(2)為了測量電流表A的內(nèi)阻RA和電源(內(nèi)阻忽略不計)的電動勢E，他將R1的阻值調(diào)到R11.5 ，R2調(diào)到最大，將開關K2撥至2位置，閉合開關K1；然后多次調(diào)節(jié)R2，并在表格中記錄下了各次R2的阻值和對應電流表A的讀數(shù)I；最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，他畫出了如圖乙所示的圖象，根據(jù)你所學知識和題中所給字母寫出該圖象對應的函數(shù)表達式為：_；利用圖象中的數(shù)據(jù)可求得，電流表A的內(nèi)阻RA_ ，電源(內(nèi)阻忽略不計)的電動勢E_ V.圖13答案(1)最大34.2(2)0.54解析(1)為了保護電路，需要將電阻箱的阻值都調(diào)至最大，因為兩種情況下電流表示數(shù)相同，Rx和R1等效，所以RxR134.2 .(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律得：EI(R1R2RA)，解得R2，故R2圖象的斜率為，則縱截距為，代入數(shù)據(jù)可得：，0.5，解得E4 V，RA0.5 .12