1、1第 5 讲 实验：测定电源的电动势和内阻基础巩固1.(2016 北京理综,19,6 分)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是 ( )A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B.一个伏特表和多个定值电阻C.一个安培表和一个电阻箱D.两个安培表和一个滑动变阻器2.(2016 北京朝阳二模,19)小芳同学利用手边的实验器材设计了如图所示的电路,电阻 R 的阻值以及电源的电动势和内阻均未知,电压表另一端的接线位置待定。通过改变滑动变阻器接入电路的阻值获得多组数据,并描绘出 U-I 关系图像(U、I 分
2、别为电压表和电流表的示数)。不计电表对电路的影响。下列说法正确的是( )A.若接 a,利用该图像可得到电阻 R 的阻值B.若接 b,利用该图像可得到电阻 R 的阻值C.若接 a,利用该图像可得到电源的电动势和内阻D.若接 b,利用该图像可得到电源的电动势和内阻23.用图甲所示的电路,测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:甲双量程电流表: (量程 00.6 A,03 A);双量程电压表: (量程 03 V,015 V);滑动变阻器:R 1(阻值范围 010 ,额定电流 2 A)R2(阻值范围 0100 ,额定电流 1 A)为了调节方便,测量精度更高,实验中
3、应选用电流表的量程为 A,电压表的量程为 V,应选用滑动变阻器 (填写滑动变阻器符号)。 根据图甲将图乙中的实物正确连接,注意闭合开关时滑动变阻器的滑片 P 应处于正确的位置并选择正确的电表量程进行连线。通过多次测量并记录对应的电流表示数 I 和电压表示数 U,利用这些数据在图丙中画出了 U-I 图线。由图线可以得出此干电池的电动势 E= V(保留 3 位有效数字),内电阻 r= (保留2 位有效数字)。 引起该实验的系统误差的主要原因是 。 A.由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小B.由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大C.由于电流表的分压作用
4、造成电压表读数总是比路端电压小D.由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大综合提能1.(2016 北京海淀期末,12)某科技小组的同学通过查找资料动手制作了一个电池。3(1)甲同学选用图 1 所示的电路图测量该电池的电动势和内阻。在他测量与计算无误的情况下,他所得到的电源电动势 E 的测量值比真实值偏小。E 的测量值比真实值偏小的原因可能是 (选填选项前的字母)造成的。 A.电压表的分流 B.电流表的分压(2)乙同学选用图 2 所示的电路图测量该电池的电动势和内阻,其中定值电阻的阻值为 R0,根据实验电路图连接好电路闭合开关,逐次改变电阻箱接入电路中电阻的阻值 R,读出与 R 对应的
5、电压表的示数 U,并作记录。根据多组实验数据绘出如图 3 所示的 - 图像,若已知图线的斜率为 k,纵轴截距为 b,则这个实11验中所测电池电动势的测量值 E= ,内阻的测量值 r= 。 2.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。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,将开关 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
6、定是 导线断开;若读数为零,则一定是 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、I 2数据,作出图像如图。由 I1-I2图像得到电池的电动势 E= V,内阻 r= 。 3.某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计 改装的电流表 , 为标准电压表,E 为待测电池组,S 为开关,R 为滑动变阻器,R 0是标称值为 4.0 的定值电阻。4已知灵敏电流计 的满偏电流 Ig=100 A、内阻 rg=2.0 k,若要使改装后的电流表满偏电流为200 mA,应并联一只 (保
7、留一位小数)的定值电阻 R1; 根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;某次实验的数据如下表所示:测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8电压表 读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表 读数I/mA20 40 60 80 100 120 140 160该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r= (保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 。 该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测
8、量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是 。(填选项前的字母)A.电压表内阻的影响B.滑动变阻器的最大阻值偏小C.R1的实际阻值比计算值偏小D.R0的实际阻值比标称值偏大5答案精解精析基础巩固1.D 根据 U=E-Ir,要测出 E 和 r,就要同时测出 U 和 I,A、B、C 三个选项都能满足要求;D 选项只能测出电流 I,不能测出电压 U,所以选 D。2.D 当接 b 时,U-I 图线与 U 轴交点的纵坐标为电源电动势,图线斜率的绝对值为电源内阻。当接 a 时,U-I 图线斜率的绝对值为电源内阻与电阻 R 之和,与 U 轴
9、交点的纵坐标为电源电动势。D 项正确,A、B、C 错误。3. 答案 00.6 03 R 1 如图所示 1.45 1.3 A解析 从测量精确的角度考虑,电流表量程应选用 00.6 A;一节旧干电池电动势约为 1.5 V,所以电压表的量程应选 03 V;旧干电池的内阻较小,所以滑动变阻器应选 R1。由 U-I 图像知纵轴截距表示干电池的电动势,E=1.45 V,斜率的绝对值表示内电阻,r=1.3 。引起该实验的系统误差的主要原因是:由于电压表的分流作用,导致电流表读数总是比电源实际输出的电流小。综合提能1.答案 (1)A (2) -R01 解析 (1)由题图 1 可知,相对于电源来说,实验采用了电
10、流表外接法,如图所示,由图可知,电动势的测量值小于真实值,其原因可能是 A。(2)由题图 2 可知,E=U+I(R 0+r)=U+ (r+R0),所以= +10+ 11所以 b= ,E=1 16k= ,r= -R0。0+ 2. 答案 aa bb 1.4(1.361.44 均可) 0.5(0.40.6 均可)解析 用多用电表的电压挡测 Uab0,说明两表笔与电源两极间为通路,问题出在 a、b之间的含有开关的电路部分;若 Uaa0,说明 aa导线断路,若 Uaa=0,说明导线 bb断开。由于 I2I1,故可将 I2视为干路电流 ,则有I1(R1+r1)=E-I2(r+R0)则 I1= - I2,故
11、从图线的截距和斜率可求得 E=1.4 V,r=0.5 。1+1+01+13. 答案 1.0 如图所示 1.66 充分利用已测得的数据 CD解析 I grg=(I-Ig)R1,解得 R1=1.0 。参见答案。r= ,r1= ,r2= ,r3= 5-15-1 6-26-2 7-37-3r4= ,I5-I1=I6-I2=I7-I3=I8-I4=80 mA8-48-4= -R0= -R0=1+2+3+44-4 =|5+6+7+8-1-2-3-440.08 |1.66 电压表内阻的影响会造成 E 和 r 的测量值均偏小,滑动变阻器对测量没有影响,R 1的值偏小, 表测量值偏小, 测量值偏大,r=r-R 0,R0偏小,r 偏大。
