河北省高考物理二轮复习 实验专题训练 测定电源的电动势和内阻.doc

河北2013高考二轮复习实验专题训练测定电源的电动势和内阻1.某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（r0=5 ）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图（a).（1) 在图（b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接.（2）请完成下列主要实验步骤：a.检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图（c)所示，读得电阻值是 ；b.将开关s1闭合，开关s2断开，电压表的示数是1.49 v;c.将开关s2 ，电压表的示数是1.16 v;断开开关s1.（3）使用测得的数据，计算出干电池的内阻是 （计算结果保留两位有效数字）.（4）由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏 （填“大”或“小”）.【解析】（1）见答案（2） 由题图（c)读得电阻箱阻值为r=20 ；将s1闭合s2断开，电压表示数为电源电动势e=1.49v.将s2再闭合，电压表示数为r两端电压.将电压表视为理想电表，则干路电流i=uv/r=1.1620 a=0.058 a.（3）因为i=e/(r0+r+r),所以r=e/i-r0-r=(1.49/0.058-5-20)=0.69 .(4) 若考虑电压表的内阻，则s1闭合s2断开时，电压表示数为该表两端电压，小于电源电动势.【答案】（1）如图所示 （2）a.20 c.闭合 （3）0.69 （4）小2.图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，固定电阻r1和a1内阻之和为10 000 （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.（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)0.1200.1250.1300.1350.1400.145i2（ma）48040032023214068在图丙所示的坐标纸上以i1为纵坐标、i2为横坐标画出所对应的i1-i2曲线.（4）利用所得曲线求得电源的电动势e= v，内阻r= （保留两位小数）（5）该电路中电源输出的短路电流im= a.【解析】（1）如图甲所示.（2）实验前滑动变阻器接入电路电阻值最大；（4）由图线上读出两组数值，代入e=i1r1+（i1i2）r构成方程组联立求解e和r；（5）短路电流im=e/r.【答案】（1）连线如图甲所示 （2）b端（3）如图乙所示（4）1.49（1.481.50） 0.60（0.550.65）（5）2.4（2.32.7）3用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻r0起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：(a)电流表(量程0.6 a、3 a)；(b)电压表(量程3 v、15 v)；(c)定值电阻(阻值1 、额定功率5 w)；(d)定值电阻(阻值10 、额定功率10 w)；(e)滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流2 a)；(f)滑动变阻器(阻值范围0100 、额定电流1 a)那么：(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_v，电流表的量程应选择_a；r0应选择_的定值电阻，r应选择阻值范围是_的滑动变阻器(2)引起该实验系统误差的主要原因是_【解析】本题主要考查的知识点是测电源的电动势和内电阻，意在考查考生对电学实验器材的选择能力和误差分析能力【答案】(1)30.61010(2)电压表的分流4用图所示的电路测电池的电动势和内阻时，由于电压表的分流作用造成系统误差图所示的ui图像中有两条直线ab和ab，其中一条是根据实测数据画出的图线，另一条是修正电压表分流所引起的误差后得到的图线，由图可知()aab是根据实测数据画出的图线b. ab是根据实测数据画出的图线c. 路端电压u越大，通过电压表的电流越大d. 由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的测量值都小于真实值解析由图示电路可知，测量电压是真实的，测量电流比真实电流小，故在同一ui图线中，对应同一u值，测量电流值比真实电流值小，故图中ab是根据实测数据画出的图线答案acd5测量电源b的电动势e及内阻r(e约为4.5v，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(具有一定内阻)，固定电阻r4，滑动变阻器r，电键k，导线若干(1)画出实验电路原理图图中的元件需要用题目中给出的符号或字母标出(2)实验中，当电流表读数i1时，电压表读数为u1；当电流表读数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)解析(1)固定电阻起保护作用，滑动变阻器用限流接法就可以，原理图如图所示(2)根据闭合电路的欧姆定律可得eu1i1(rr)eu2i2(rr)解得e，rr.答案(1)如图(2)r6某研究性学习小组利用图示电路测量电池组的电动势e和内阻r.根据实验数据绘出如图所示的r图线，其中r为电阻箱读数，i为电流表读数，由此可以得到e_v，r_.解析由闭合电路的欧姆定律可知i，所以由图像可知，当1.0 a1时，r2，当3 a1时，r7.8代入上式得e2.9vr0.9.答案2.90.97一种供某仪器使用的小型电池上标称的开路电压为9v、允许通过的最大电流为50ma.为了测量这个电池的电动势和内阻，因没有电流表等，实验者利用了如图所示的电路，图中电压表的内阻很大，可不考虑其对电路的影响，r为电阻箱，阻值范围为09999，定值电阻r0为保护电阻(1)实验室备有的定值电阻有以下几种规格，你认为当做保护电阻r0最合适的是()a10，5wb180，0.25wc190，0.5w d1.2k，1w(2)按如图的电路实验：断开开关，调节电阻箱使其阻值最大；闭合开关，调节电阻箱，读取电压表的示数为u1、电阻箱的读数为r1；改变电阻箱的阻值，再次读取电压表的示数为u2、电阻箱的读数为r2；则可计算得出电池的电动势e_，内阻r_.解析(1) 电路的最小电阻r0180，r0功率pir00.45w所以选c.(2) 由闭合电路的欧姆定律可知eu1(rr0)，eu2(rr0)，以上两式联立得e，rr0.答案(1) c(2) r08用如图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻r0起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：(a)电流表(量程0.6a、3a)；(b)电压表(量程3v、15v)；(c)定值电阻(阻值1，额定功率5w)；(d)定值电阻(阻值10，额定功率10w)；(e)滑动变阻器(阻值范围010、额定电流2a)；(f)滑动变阻器(阻值范围0100、额定电流1a)那么(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_v，电流表的量程应选择_a；r0应选择_的定值电阻，r应选择阻值范围是_的滑动变阻器(2)引起该实验系统误差的主要原因是_.解析(1)由于电源是一节干电池(1.5v)，所以选量程为3v的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般在几欧左右，加上保护电阻，最大电流在0.5a左右，所以选量程为0.6a的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100会出现开始几乎不变，最后突然变化的现象(2)关于系统误差一般由测量工具和所选测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或偏小本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比实际值小答案(1)30.61010(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小9某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(r05)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图.(1)在图的实验图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接(2)请完成下列主要实验步骤：a检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图所示，读得电阻值是_；b将开关s1闭合，开关s2断开，电压表的示数是1.49v；c将开关s2_，电压表的示数是1.16v；断开开关s1.(3)使用以上数据，计算出干电池的内阻是_(计算结果保留两位有效数字)(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”)解析(2)由题图读得电阻箱阻值为r20；将s1闭合s2断开，电压表示数为电源电动势e1.49v，将s2再闭合，电压表示数为r两端电压将电压表视为理想电表，则干路电流ia0.058a.(3)因为i，所以rr0r0.69.(4)若考虑电压表的内阻，则s1闭合s2断开时，电压表示数为该表两端电压，小于电源电动势答案(1)如图所示(2)20闭合(3)0.69(4)小 测电池的电动势和内阻的常用方法和误差分析测电池的电动势和内阻的实验是高中物理电学部分的一个重点实验，也是高考的热点实验，笔者就此实验的常见方法（“伏安法”、 “伏阻法”、 “安阻法”）及误差分析的问题谈一谈个人的观点。一、用“伏安法”测电池的电动势和内阻用“伏安法”测电池的电动势和内阻就是用电流表和电压表测电池的电动势和内阻，是通过电流表和电压表测出外电路的电流和路端电压，然后利用闭合电路的欧姆定律求出电池的电动势和内阻。实验要求多测几组i.u数据,求出几组e.r值,然后取他们的平均值。还可以用作图法处理，即利用电池的u.i图象求出e.r值。用“伏安法”测电池的电动势和内阻分为电流表“内接”和电流表“外接”两种接法。 实验误差有：1、偶然误差,主要来源于电压表和电流表的读数以及作u-i图象时描点不很准确；2、系统误差，主要来源于没有考虑电压表的分流和电流表的分压作用。 （一）、电流表内接（相对待测元件电池）1、电流表内接时测量原理：如图1所示，电压表.电流表分别测出两组路端电压和总电流的值，则 ， ， - 解得 ，带入解得 ， 2、系统误差分析：图1电路由于电流表分压使电压表读数（测量值）小于电源的实际路端电压（真实值）。导致实验产生系统误差。（1）通过理论的推导分析误差：设电流表的内阻为，电池的电动势和内电阻的真实值分别为和。则有 得 代入得 比较、式和、可知 ，.不难看出电流表内接时测得的内电阻偏大，测得的电动势准确。但由于内电阻的相对误差太大，故一般不用此接法。（2）通过图像的比较分析误差：由这一理论公式在坐标系里画出理论线（如图2中的实线），其纵坐标上的截距和斜率的绝对值就是真实值和。用两只表的读数来表示横、纵坐标，由于电流表的分压使电压表的读数小于真实的路端电压，相差，是一定的，越大就越大，越小就越小。0时0，所绘制的图线称为实验线（如图2中的虚线）。其纵轴上的截距和图线的斜率的绝对值就电动势和内阻的测量值和,由图2可见 ，.（二）、电流表外接（相对待测元件电池）1、电流表外接时测量原理：电路如图3所示，电压表.电流表分别测出两组路端电压和总电流的值，（与电流表内接相同）则 （1）， （2）（1） - （2） 解得 （3）（3）带入（1）解得 （4）2、系统误差分析：图3电路由于电压表分流使电流表读数（测量值）小于电源的实际干路电流（真实值）。导致实验产生系统误差，（1）通过理论的推导分析误差：设电压表的内阻为，电池的电动势和内电阻的真实值分别为和。则有 （5） （6）（5）（6） 得 （7）（7）代入（5）得 （8）比较(7)、(8)式和(3)、(4)可知 ，.不难看出电流表外接时测得的内电阻和电动势均偏小。但由于内电阻和电动势的相对误差均很小，故一般选用此接法。（2）通过图像的比较分析误差：由这一理论公式在坐标系里画出理论线（如图4中的实线），其纵坐标上的截距和斜率的绝对值就是真实值和。用两只表的读数来表示横、纵坐标，由于电压表的分流使电流表的读数小于真实的干路电流，相差，是一定的，越大就越大，越小就越小。0时0，所绘制的图线称为实验线（如图4中的虚线）。其纵轴上的截距和图线的斜率的绝对值就电动势和内阻的测量值和,由图4可见 ，。二、用“伏阻法”测电池的电动势和内阻用“伏阻法”测电池的电动势和内阻就是用电压表和电阻箱测电池的电动势和内阻，是通过电阻箱改变外电路的电阻r，并用电压表测出外电路的路端电压，然后利用闭合电路的欧姆定律求出电池的电动势和内阻。实验要求多测几组r、u数据,求出几组e.r值,然后取他们的平均值。还可以用作图法处理，即利用电池的图象求出e.r值。1、“伏阻法”测量原理：电路如图5所示，设电阻箱电阻分别调为和时，电压表测出两组路端电压值分别和，则有 ， ， - 解得 ，带入解得， 2、系统误差分析：图5电路由于电压表分流使电阻箱中的电流小于电源的实际电流。导致实验产生系统误差。（1）通过理论的推导分析误差：设电压表的内阻为，电池的电动势和内电阻的真实值分别为和。则有 得 代入得 比较、式和、式可知 ，.不难看出电流表内接时测得的内电阻和电动势均偏小。但由于内电阻和电动势的相对误差均很小，故一般选用此接法。（2）通过图像的比较分析误差：由 可知与并非线性关系，为获得线性关系可将此式两边同时除以，得到或.可见与是线性关系。以这一理论公式在坐标系里画出理论线（如图6中的实线），其纵坐标上的截距和坐标上的截距的绝对值分别就是真实值和。由于电压表的分流使电阻箱中的电流小于电源的实际电流。导致实验产生系统误差。亦可以说：由于电压表与电阻箱并联使电压表的读数小于真实的路端电压，而且越小（即越大），越小；越大（即越小），越大。（即无限大）时，0。此时两线相交。所绘制的图线称为实验线（如图6中的虚线），其纵坐标上的截距和坐标上的截距的绝对值分别就是真实值和,由图6可见 ，。三、用“安阻法”测电池的电动势和内阻用“安阻法”测电池的电动势和内阻就是用电流压表和电阻箱测电池的电动势和内阻，是通过电阻箱改变外电路的电阻，并用电流表测出电路的电