高考调研物理大本练习册

第七章恒定电流第8单元实验测定电源电动势和内阻一、应试目标1．各种测定电池的电动势和内阻的方法．2．利用图像法解决电动势及内阻．3．误差分析．二、实验原理在中学物理实验室里，测定电动势E和内阻r的方法有多种，可以用一只电压表和一只电流表，也可以用一只电流表和一只电阻箱，或者用一只电压表和一只电阻箱，它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律．三、实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸．四、实验步骤1．连接电路电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按上图连接好电路．2．测量与记录(1)把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端．(2)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)．用同样方法测量几组I、U值．【考题随练1】

(2014·北京)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．(1)应该选择的实验电路是下图中的____(选项“甲”或“乙”)．(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________；(填选项字母)【解析】

(1)干电池内阻较小，为减小实验误差，应选甲所示电路图．(2)一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选B项，为方便实验操作，滑动变阻器应选C项．【答案】

(1)甲(2)B

C【考题随练2】

(2014·北京)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．(1)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下图的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线．序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480(2)根据(1)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.【解析】

(1)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U－I图像如图所示；【答案】

(1)如解析图所示(2)1.5

0.83测量电源电动势和内阻的方法一、伏阻法【考题随练1】

(2012·福建)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势，在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为________V.(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．①根据电路图甲，用笔画线代替导线，将实物图乙连接成完整电路．②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U，该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值．请用表中数据在下图坐标纸上描点，并作出1/U－1/R图线.R(Ω)166.771.450.033.325.020.0U(V)8.35.94.84.23.22.91/R(×10－2Ω－1)0.601.402.003.004.005.001/U(V－1)0.120.170.210.240.310.35③从图线中可求得E＝________V.【解析】

(1)选择开关位于直流电压10V挡，按电表中央刻度0－10V刻度读数，最小刻度为0.2V，电池的电动势为9.4V.(2)①根据电路图连接实物图，如下图所示．②作出1/U－1/R图线，如下图所示．【答案】

(1)9.4

(2)①如解析图所示②如解析图所示③9.5－11.1【答案】

2.9

0.9【学法指导】图像与函数一一对应，从函数表达式中找斜率和截距的物理意义．(1)画出实验电路原理图．(2)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)【解析】本题实际上是在课本实验《测定电源的电动势和内电阻》的基础上改编而成的，因本题电压表的量程只有3V，而电源电动势E约为4.5V，故不能直接用电压表测量电源的路端电压，应把待测电源与固定电阻串联等效为一个新电源．(1)实验电路原理图如图所示．二、水果电池【例2】

(2012·重庆)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响．实验器材如图所示．(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式________，利用测量数据作出U­I图像，得出E和r.(2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路．(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U­I图像如图中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势________(填“增大”“减小”或“不变”)，电源内阻________(填“增大”“减小”或“不变”)．曲线(c)对应的电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P＝________mW.(均保留三位有效数字)【答案】

(1)U＝E－Ir(2)如下图所示(3)不变增大0.975

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0.268【学法指导】本题U­I图线纵轴起点为0.5V，即图线与横轴截距并非短路电流；为绘制更加精确的U­I图线一般纵轴起点并不从0开始，处理内阻一定注意用图线的斜率，以免错解电源电动势及内阻．三、巧妙利用图像解疑难【例3】电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内阻分别为r1和r2，若用甲和乙电池分别向某电阻R供电，则在这个电阻上消耗的电功率相同，若用甲和乙电池分别向某电阻R′供电，则在这个电阻上消耗的电功率分别为P1和P2，已知E1＞E2，R′＞R，则(

)A．r1＞r2

B．r1＜r2C．P1＞P2 D．P1＜P2【解析】根据题意，该电路为纯电阻电路如图1，因为两电池分别接入同一电路，故设该电阻的伏安特性曲线为图2，两电池在电阻上消耗的功率相同，由P＝UI知两电池的伏安特性曲线与电阻R的伏安特性曲线交于同一点A，由于甲电池的电动势E1大于乙电池电动势E2即E1＞E2分别作E1、E2与A的连线，交I轴于I1、I2，I1