1、【 精品教育资源文库 】 第八章 实验十 测定电源的电动势和内阻 1 (2017 天津卷 )某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表 A1的内阻 r1 1.0 k ，电阻 R1 9.0 k ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0 3.0 的电阻。 导学号 21992577 按图示电路进行连接后，发现 aa 、 bb 和 cc 三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键 S 闭合，用多用电表的电压挡先测量 a、 b间电压，读数不为零，再测量 a、 a 间电压，若读 数不为零，则一定是 _aa _导线断开；若读数为零，则一定是 _b
2、b _导线断开。 排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和 A2的多组 I1、 I2数据，作出图象如下图。由 I1 I2图象得到电池的电动势 E _1.4(1.361.44 均可 )_V，内阻 r _0.5(0.4 0.6 均可 )_ 。 解析 根据 U IR，导线电阻 R 等于零，所以良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差，若一根导线两端有电势差，则导线断开。据此可推断出导线是完整的还是断开的。 将电流表 A1和 R1串联当成电压表使用，电压测量值 U I1(r1 R1)，根据闭合电路欧姆定律有 I1(r1 R1) E I2(r R0)，整理得 I
3、1 Er1 R1 r R0r1 R1I2，由题图可知，纵轴截距 b0.1410 3A Er1 R1，所以电动势 E 0.1410 3(110 3 910 3)V 1.4V，斜率的绝对值表示 r R0r1 R1，即 |k| 0.14 0.05260 r R0r1 R1，解得 r0.5 。 2 (2016 四川卷 )用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源 (电动势约 3V，内阻约 2) ，保护电阻 R1(阻值 10) 和 R2(阻值 5) ，滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关 S，导线若干。 导学号 21992578 【 精品教育资源文库 】 实验主要步骤： (1)将
4、滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； (2)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U 和相应电流表的示数 I； (3)以 U 为纵坐标， I 为横坐标，作 U I 图线 (U、 I 都用国际单位 )； (4)求出 U I 图线斜率的绝对值 k 和在横轴上的截距 a。 回答下列问题： 电压表最好选用 _A_；电流表最好选用 _C_。 A电压表 (0 3 V，内阻约 15 k) B电压表 (0 3 V，内阻约 3 k) C电流表 (0 200 mA，内阻约 2 ) D电流表 (0 30 mA，内阻约 2 ) 滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器
5、接线柱连接情况是 _C_。 A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱 B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱 C一条导线接 在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱 D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱 选用 k、 a、 R1和 R2表示待测电源的电动势 E 和内阻 r 的表达式 E _ka_， r _kR2_，代入数值可得 E 和 r 的测量值。 解析 (1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即 U E Ir， I 是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选
6、 A；由于电路中的最大电流约为 I Er R1 R2 32 10 5A 0.176A 176mA，故选 C。 (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一根导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱， C 项正确。 (3)图象斜率绝对值 k r R2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即 a Er R2，【 精品教育资源文库 】 因此电源的内阻 r k R2，电源的电动势 E ka。 3 (2017 山东莱州质量检测 )某同学用伏安法测一节干电池的电动势 和内阻，现备有下列器材： 导学号 21992
7、579 A被测干电池一节 B电流表 A1(量程 0 0.6A，内阻 r 0.3) C电流表 A2(量程 0 0.6A，内阻约为 0.1) D电压表 V(量程 0 3V，内阻未知 ) E滑动变阻器 R1(0 10 ， 2A) P滑动变阻器 R2(0 100 ， 1A) G开关、导线若干 用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 (1)在上述器材中请选择适 当的器材 (填写器材前的字母 )：电流表选择 _B_，滑动变阻器选择 _E_。 (2)实验电路图应选择下图中的 _甲 _(填 “ 甲 ” 或
8、 “ 乙 ”) 。 (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 U I 图象，在修正了实验中的系统误差后，干电池的电动势 E _1.5_V，内阻 r _0.70_( 结果保留两位有效数字 )。 解析 (1)测一节干电池的电动势和内阻时，由于干电池的内阻较小，为了测量准确，故需要一个内阻已知的电流表 B 与干电池串联，干电池的内阻与电流表内阻之和等于图线斜率的绝对值；为方便 调节，滑动变阻器选择最大阻值较小的 E。 (2)由 (1)分析可知，实验电路图应选择甲。 (3)由题图丙可知当 I 0时，图线与纵轴的交点对应的值为干电池的电动势，即 E 1.5V，由 (1)分析可知 r r |
9、 U I| 1.5V 1.0V0.5A 0 1 ，故干电池的内阻 r 0.70 。 4 (2017 湖北沙市中学月考 )为了响应 “ 地球一小时 ” 的活动，某校学生组织了一次自制水果灯比赛，小明同学自制的橙子电池成功点亮了一个 LED 小灯泡 (如图甲所示 )。在实验成功前，小明为了测量 橙子电池的电动势和内阻进行了多次实验，他设计的电路图如图乙所示。 导学号 21992580 【 精品教育资源文库 】 若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择： A电流表 A1(量程为 0 0.6A，内阻及 R1 1) B灵敏电流表 A2(量程为 0 0.6mA，内阻 R2 800) C灵敏电流
10、表 A3(量程为 0 600A ，内阻未知 ) D电阻箱 (0 9999) (1)为了能尽可能准确地测定 “ 橙子电池 ” 的电动势和内阻，实验中电流表应选择_B_(填器材前的字母代号 )。 (2)小明同学测出了多组数据并记 录在下表中。 R/(10 3) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/mA 0.53 0.41 0.33 0.28 0.24 0.21 1I(103A 1) 1.89 2.44 3.03 3.57 4.17 4.76 他应该作 R I 图象，还是作 R 1I图象？ _R 1I_。 (3)请根据小明获得的数据在图丙中作出图象。 (4)则由图线可得被测橙子电池的
11、电动势 E _0.84_V，内阻 r _2.010 2_ 。 (结果均 保留两位有效数字 ) 答案： (3)如图甲所示 (见解析 ) 解析 (1)橙子电池的内阻很大，电路中电流较小，所以用量程较小且内阻已知的电流表 A2，故选 B。 (2)根据闭合电路欧姆定律可知 I ER r R2，变形得 R E1I r R2，为了作出直线，应作 R 1I图象。 (3)根据表中数据，采用描点法可得出对应图象如图甲所示。 (4)根据闭合电路欧姆定律得 E I(r R2 R)，整理可得 R E1I r R2，图线的斜率的值表示电动势， 故 E k 2.54.17 1.2V 0.84V，图线的纵截距大小表示 r
12、R2，如图乙所示，故 r 2.010 2 。 【 精品教育资源文库 】 5 (2017 湖南郴州第三次质检 )某研究性学习小组用较粗的铜丝和铁丝相隔较近距离插入苹果中，制成了一个苹果电池，现用如图甲所示器材来测定苹果电池的电动势和内阻 (约为几百欧姆 )。设计好合适的电路后，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，记录多组 U、 I 的数据，填入事先设置的表格中，然后逐渐增大铜丝和铁丝插入的深度，重复上述步骤进行实验。按照插入深度逐渐增 大的顺序，利用相应的实验数据，在 U I 坐标系中作出图象，依次得到如图乙所示的 a、 b、 c 图线。 导学号 21992581 (
13、1)实验器材有： 电流表 (量程 1mA，内阻不计 )； 电压表 (量程 1V，内阻约 1k) ； 滑动变阻器 R1(阻值 0 200) ； 滑动变阻器 R2(阻值 0 2000) 。 该电路中应选用滑动变阻器 _R2_(填 “ R1” 或 “ R2”) 。 (2)某同学根据正确设计的电路将图甲中实物图连接好一部分，请将剩余部分连接起来。 (3)在该实验中，随电极插入的深度增大，电池的电动势 _不 变 _，电池的内阻 _减小_(均填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。 (4)图线 a 对应的电路中，当外电路总电阻 R 1000 时，该电池的输出功率 P_2.6910 4_W(计算
14、结果保留三位有效数字 )。 答案： (2)如图所示 解析 (1)由于电池的内阻较大，约为几百欧姆，为了使电表读数变化较大，故滑动变阻器应选择最大阻值较大的 R2。 (2)本实验中滑动变阻器采用限流接法，实物电路图如图所示。 【 精品教育资源文库 】 (3)根据闭合电路欧姆定律得 U E Ir，由图象可知图线纵轴截距表示电池的电动势，图线的斜率的绝对值表示电池的 内阻，即 r U I，故在该实验中，随电极插入的深度增大，电池的电动势不变，电池的内阻减小。 (4)由题乙中图线 a 可知，电池的内阻 r 0.96V 0.50V0.5410 3A 852 ，外电路总电阻 R1000 ，电动势 E 0.96V，则电源的输出功率为 P ( ER r)2R ( 0.96V1000 852 )21000 2.6910 4W。
