高三物理电学试验-测量电源电动势和内阻专题

1、高三物理电学实验一一测量电源电动势和内阻专题命题人：潘五洲1.某课外小组在参观工厂时，看到一丢弃不用的电池，同学们想用物理上学到的知识来测定这个电池的电动势和内电阻.已知这个电池的电动势约为11V13V,内电阻小于 射，由于直流电压表量程只有3V,需要将这只电压表通过连接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为 15V的电压表，然后再用伏安法测电源的电动势和内电阻，以下是他们的实验操作过程：把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，实验步骤如下，完成填空.第一步：按电路图连接实物 第二步：把滑动变阻器滑动片移到最右端，把电阻箱阻值调到零第三步：闭合电键，把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数

2、为3V第四步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为 V第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其它线路，即得量程为15V的电压表实验可供选择的器材有：A.电压表（量程为3V,内阻约2k0）B.电流表（量程为3A,内阻约0.1。）C.电阻箱（阻值范围09999。）D.电阻箱（阻值范围0999。）E.滑动变阻器（阻值为020。，额定电流2A）F.滑动变阻器（阻值为020kC,额定电流0.2A） 电阻箱应选,滑动变阻器应选用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电源电动势E和内电阻r,实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出 U-I图线如图丙所示，可知电池的电动

3、势为V,内电阻为 02.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.应该选择的实3电路是图1中的（选填 甲或 乙 .） TOC o 1-5 h z 防44-iiii_甲乙国1（2）现有电流表（00.6 A）,开关和导线若干，以及以下器材：A.电压表（015 V）B.电压表（03 V）C.滑动变阻器（050 Q）D.滑动变阻器（0500 Q）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组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,一用号F3456电区L VL451.-101.30L2511JQ电潦1A0.0

4、600L12Q0.21003600.4S4)出余下一组数据的对应点，并画出 U I图线.T T，-rrr Tlll-L -请标（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 = Q.（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rrg,JL-土 I:子J JJ.InlT J JJ 口狂衽EI ，JIJ-L- L-L图2池的输出功率 P都会发生变化.下列各示意图中正确反映PU关系的是.利用如图（a）所示电路，可以测量电源电动势和内阻，所利用的实验器材有：待测电源，电阻箱 R（最大阻值999.9 电阻弋（阻值为3.0 ,）电阻Ri（阻值为3.0 Q,）电流表A（

5、量程为200mA,内阻为 Ra=6.0 ）开关So 实验步骤如下:将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S;多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值 R；11 口 Ji.以T为纵坐标，R为横坐标，作1 图线(用直线拟合)回答下列问题:(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1/I与R的关系式为(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=3.0 时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完求出直线的斜率 k,和在纵坐标的截距 bo成下表。答：k=,截旦巨(3)在答题卡图(c)的坐标纸上所缺数据点补充完整并作图，根据图线书得斜率 b=o(4)根据图线求得电源电动势 E=V,内阻r= Q.

6、张明同学在一次测电源电动势与内阻的实验中，用实验室仅有的实验器材(电流表一个，电阻箱一个，开关一个和导线若干)，设计了如图1所示的电路进行实验，测得的数据如下表所示.奖骁次数12345用m1010,022.028.0我为)】0005&0.340150 20利用测得的数据在如图 2所示的坐标纸上画出适当的图象.“靠l:IH“l:l:;l:(2)由图象可知，该电池的电动势E=V,该电池的内阻r =吉果保留两位有效数字).利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和理论上E测 E真，r测 r真(选填;：“”).在研究性课题的研究中，小刚，小聪和小明所在的小组收集了手机的电池以及从废旧收音机

7、上拆 下的电阻，电容，电感线圈等电子器件。现从这些材料中选取两个待测元件进行研究，一是电阻E的标称值为3. 4 V）。在操作台上还准备了（阻值约2 k）,二是手机中常用的锂电池（电动势 如下实验器材：A.电压表V （量程4V,内阻Rv约10 k）B.电流表Ai （量程100 mA,内阻出加约5）C,电流表A2 （量程2 mA,内阻吃;约50）D.滑动变阻器 R （040。额定电流1 A）E.电阻箱Ro （0999. 9）F.开关S-只，导线若干小刚采用伏安法测定Rx的阻值，他使用的电是待测的锂电池。图甲是他连接的部分实验器材，请你用笔划线在答题卡上完成实物连接。小刚选用的电流表应是（选填“Ai

8、”或“朋”）；他用电压表的读数除以电流表的读数作为Rx的测量值，则测量值真实值（填 大于或 小于”）；小聪和小明设计了图乙所示的电路图测量锂电池的电动势E和内阻r。a.小聪的实验操作是：闭合开关S.调整电阻箱的阻值为 Ri时，读出电压表的示数为ui；调整电阻箱的阻值为 R2时，读出电压表的示数为 U2。根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势，其表达式为E=;b.小明认为用线性图像处理数据更便于分析。他在实验中多次改变电阻箱阻值，获取了多组数据，1画出的 火图像为一条直线（见图丙）。则该图像的函数表达式为叮，由图丙可知该电池的电动势E=V ,内阻r=G。答案解析.【答案】0.6CE11.25 2

9、.5【解析】将3V电压表改装成15V量程，并联电阻箱后的总内阻为原来电压表内阻的 5倍，由于滑动变阻器位置不变，分压部分的电压仍为3V,此时电压表部分电压为 0.6V改装电压表需要串联大电阻，电阻箱选 C,由于用分压电路，滑动变阻器选E由于电压表改装后量程扩大5倍，将图丙的纵坐标扩大5倍，即可根据纵轴截距得电动势为.25V,由斜率可求内阻为 2.5 C 。.【答案】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)电流表内阻与电池内阻相差不多，如果用乙图实验所得的误差较大，应选用甲图.(2)干电池的电动势为1.5 V左右，为

10、减小误差，应选择量程为 3 V的电压表；根据电源电动势和电 流表量程，可知应选择最大阻值为50 的滑动变阻器.(3)第四组数据误差较大，应舍去，然后连线.(4)根据 U - I图像，电源的电动势为纵轴的截距，为1.50 V,内阻为斜率的绝对值，r =Of 0.83 Q.(5)可采用特殊值法分析，当外电路短路时，U = 0,此时电池的输出功率P = 0.当外电路断路时，U=E,此时电池的输出功率 P=0.故只有选项C正确.1 15+31 3Rr 13-6 r.【答案】(1) J E E (2) 0.110 9.09 (3)图线如下了 , b = 6一 (4)-3v 尸二g【解析】（i）电流表和电

11、阻 号并联构成大量程电流表，电流表读数为R ,根据 s曷=3。可得电路的总电流为,大量程电流表电阻为,电路总电阻为R 7 R盯(-_=” +凡；丹=E所以 E R / 氏 E E根据图（b）可得电流表示数为110r?Li = 0.110.i1=9 09I描点作图见答案，为一条倾斜的直线，根据图线可得斜率,截距二6.0115十米3R-=+(4)根据E E可得4.【答案】 （1）画出RJ图象.15十%叫ao.u国iim宣5：旧:!苦(2)6.0 2.0 (3)=aHI国国成tMumniMiH.r,则图象斜率为：k= E,电动势为：E=斜率不变，则电【解析】（2）由闭合电路欧姆定律E= IR+ Ir得R= E= 6.0 V 内阻为：r= 2.0 Q.（3）由于电流表的分压作用，电流表会分担一部分电压，即:动势大小不变，而测量内阻实际上是电源内阻与电流表内阻之和，故测量值大于实际值./3阖-冬）1JL35.【答案】（1）连线见图；A2；大于（2）a. U国- 3& b# E 3或3.3 0.25【解析】（1）测量rx的阻值时，滑动变阻器采取分压接法，由于待测电阻的阻值较大，电流表采取3 4二=二一=L74sA内接法，实物图如图所示；通过待测电阻的最大电流为“ 200。，故电流表选取 A2；由于电流表采取内接法，用电压表的读数除以电流表的读数