• 8.54 MB
  • 2021-06-02 发布

【物理】2018届一轮复习人教版实验十一测定电源的电动势和内阻学案

  • 26页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
  4. 网站客服QQ:403074932
实验十一  测定电源的电动势和内阻 一、实验目的 ‎1.掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法;‎ ‎2.掌握用图像法求电动势和内阻的方法.‎ 二、实验器材 电压表、电流表、______________、电池、开关、坐标纸和导线.‎ Ø 考点互动探究 ‎  考点一 实验原理与实验操作 ‎1.实验原理 在闭合电路中,由闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势E、内阻r、路端电压U、电流I存在的关系为U=E-Ir,E、r在电路中不随外电阻R的变化而改变.测量原理图如图S111所示,改变外电阻,可测得一系列I和U的值(至少6组),然后再在UI坐标系中描点作图,所得直线与纵轴的交点即为电动势E,图线斜率的绝对值为内阻r.‎ 图S111‎ ‎2.实验步骤 ‎(1)按实验电路图连接实物图,电流表一般用0.6 A量程,电压表一般用3 V量程;‎ ‎(2)把滑动变阻器的滑片移到使滑动变阻器连入电路的阻值最大的一端;‎ ‎(3)闭合开关,调节滑动变阻器使电流表有明显的示数,记录多组I、U数据;‎ ‎(4)处理数据:用公式法和作图法求出电源的电动势和内阻.‎ ‎1 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图S112中的________(选填“甲”或“乙”).‎ 图S112‎ ‎ (2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:‎ A.电压表(0~15 V)‎ B.电压表(0~3 V)‎ C.滑动变阻器(0~20 Ω)‎ D.滑动变阻器(0~500 Ω)‎ 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)‎ 式题 [2014·重庆一中月考] 某课外活动小组自制了西红柿电池组,现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约2 V,内阻一千多欧姆),实验室现有如下器材:‎ 多用电表:欧姆挡(×1,×10,×100,×1k);直流电流挡(0~0.5 mA,0~1 mA,0~10 mA,0~100 mA);直流电压挡(0~0.5 V,0~2.5 V,0~10 V,0~50 V,0~250 V,0~500 V)‎ 电压表(0~3 V,0~15 V)‎ 电流表(0~0.6 A,0~3 A)‎ 滑动变阻器:R1(10 Ω),R2(2000 Ω)‎ 开关及导线 ‎(1)该小组同学先用多用电表直流电压“0~2.5 V”挡粗测了西红柿电池组的电动势,指针稳定时如图S113所示,其示数为________V;‎ 图S113‎ ‎(2)为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和电阻,应选________测电压,选________测电流(填电表名称和所选量程);滑动变阻器应选________(填电阻符号);‎ ‎(3)请设计方案,在图S114上进行实物连接.‎ 图S114‎ ‎■ 注意事项 在选择实验电路时,也可根据内接法和外接法的选择方法去选择,只是现在的待测电阻是电源,如果电源内阻很小就用相对于电源的外接法,如果电源内阻很大就用相对于电源的内接法,滑动变阻器用的是限流法,要想调节方便,还能大范围调节,需要滑动变阻器的电阻比电源内阻大几倍即可.‎ ‎  考点二 数据处理与误差分析 ‎1.数据处理 方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小 ‎①②③ 根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r.‎ 方法二:用图像法处理数据 在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电源电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线斜率的绝对值即为电源的内阻r,即r==.‎ ‎2.误差分析 ‎(1)偶然误差:读数不准引起误差;用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差.‎ ‎(2)系统误差:用伏安法测电源电动势和内阻的方法很简单,但系统误差较大,这主要是由于电压表和电流表内阻对测量结果的影响而造成的.用这种方法测电动势可供选择的电路有两种,如图S115甲、乙所示.‎ 图S115‎ 当用甲图时,考虑电表内阻,从电路上分析,由于实验把变阻器的阻值R看成是外电路的电阻,因此电压表应看成内电路的一部分,故实际测量出的是电源和电压表这一整体的电动势和等效内阻(如图甲中虚线框内所示),因为电压表和电源并联,所以等效内阻r测应等于电源真实内阻值r真和电压表内阻RV的并联值,即r测=r真,此时如果断开外电路,则电流为零,电流表两端电势相等,等效电源的电动势E测就是电源电动势的真实值E真,即E测=E真.‎ ‎2 [2015·江苏卷] 小明利用如图S116所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻.‎ 图S116‎ ‎(1)图S116中电流表的示数为________A.‎ ‎(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:‎ U(V)‎ ‎1.45‎ ‎1.36‎ ‎1.27‎ ‎1.16‎ ‎1.06‎ I(A)‎ ‎0.12‎ ‎0.20‎ ‎0.28‎ ‎0.36‎ ‎0.44‎ 请根据表中的数据,在图S117上作出UI 图线.‎ 图S117‎ 由图线求得:电动势E=________V;内阻r =________Ω.‎ ‎(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合.其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为________________________________________________________________________.‎ ‎■ 注意事项 ‎(1)在电源的UI图线中,若两坐标轴均从零开始,则图线在U轴的截距为电源电动势,图线在I轴的截距为电源的短路电流;‎ ‎(2)若U轴不从零开始,则U轴截距仍为电动势,I轴截距不再是短路电流,则r=.‎ 式题 [2015·绵阳三诊] 测一节干电池的电动势E和内阻r.某同学设计了如图S118甲所示的实验电路,已知电流表内阻与电源内阻相差不大.‎ 图S118‎ ‎(1)连接好实验电路,开始测量之前,滑动变阻器R的滑片P应调到________(选填“a”或“b”)端.‎ ‎(2)闭合开关S1,S2接位置1,改变滑片P的位置,记录多组电压表、电流表示数.‎ ‎(3)重复(1)操作,闭合开关S1,S2接位置2,改变滑片P的位置,记录多组电压表、电流表示数.‎ ‎(4)建立UI坐标系,在同一坐标系中分别描点作出S2接位置1、2时的图像如图乙所示.‎ ‎①S2接1时的UI图线是图乙中的________(选填“A”或“B”)线.‎ ‎②每次测量操作都正确,读数都准确.由于S2接位置1,电压表有分流作用,S2接位置2,电流表有分压作用,分别测得的电动势和内阻与真实值不相等.则由图乙中的A和B图线,可得电动势和内阻的真实值,E=________V,r=________Ω.‎ ‎  考点三 同类实验拓展与创新 考向一 安阻法 由I=变形得R=-r,改变电路的外电阻R,测出一系列的I和R值,‎ 图S119‎ 作出R图像.图像在R轴上的截距即为电源的内阻的负值,直线的斜率即电源的电动势E.此方法叫安阻法,用电流表和电阻箱.‎ ‎3 [2015·安徽卷] 某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器材:一个满偏电流为100 μA、内阻为2500 Ω的表头,一个开关,两个电阻箱(0~999.9 Ω)和若干导线.‎ 图S1110‎ ‎ (1)由于表头量程偏小,该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表,则应将表头与电阻箱________(选填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为________Ω.‎ ‎(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图S1110所示,通过改变电阻R测相应的电流I,且作相关计算后一并记录如下表:‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ R(Ω)‎ ‎95.0‎ ‎75.0‎ ‎55.0‎ ‎45.0‎ ‎35.0‎ ‎25.0‎ I(mA)‎ ‎15.0‎ ‎18.7‎ ‎24.8‎ ‎29.5‎ ‎36.0‎ ‎48.0‎ IR(V)‎ ‎1.42‎ ‎1.40‎ ‎1.36‎ ‎1.33‎ ‎1.26‎ ‎1.20‎ ‎①根据表中数据,图S1111中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图S1111中,并画出IRI图线;‎ 图S1111‎ ‎②根据图线可得电池的电动势E是________V,内阻r是________Ω.‎ 考向二 伏阻法 由E=U+Ir及I=可得E=U+r,或=+·,‎ 图S1112‎ 改变电路的外电阻R,测出一系列的U值,作出 图像.图像在轴上的截距的倒数即为电源电动势,直线的斜率与在轴上的截距的倒数的乘积即为电源的内阻.此方法叫伏阻法,用电压表和电阻箱.‎ ‎4 [2015·济南二模] 某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻.‎ A.待测干电池一节,电动势约为1.5 V,内阻为几欧姆 B.直流电压表 V,量程为3 V,内阻非常大 C.定值电阻R0(150 Ω)‎ D.电阻箱R E.导线和开关 根据如图S1113甲所示的电路连接图进行实验操作.多次改变电阻箱的阻值,记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U.在坐标系中描出的坐标点如图乙所示.‎ 图S1113‎ ‎(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则与R的关系式为________.‎ ‎(2)在坐标纸上画出 R关系图线.‎ ‎(3)根据图线求得斜率k=________V-1·Ω-1,截距b=________V-1.(保留两位有效数字)‎ ‎(4)根据图线求得电源电动势E=________ V,内阻r=________Ω.(保留三位有效数字)‎ Ø 课时巩固训练 ‎1.如图S1114所示是根据某次实验记录数据画出的电源的UI图像.下面关于这个图像的各种说法正确的是(  )‎ 图S1114‎ A.电源电动势为3 V B.短路电流为0.6 A C.电源内阻为5 Ω D.电源内阻无法确定 ‎2.某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0~20 Ω,连接电路的实物图如图S1115所示,关于实物连线中存在的问题,下列说法不正确的是(  )‎ 图S1115‎ A.滑动变阻器不起变阻作用 B.电流表的极性接错 C.电压表量程选用不当 D.电压表接线有错 ‎3.[2016·揭阳二模] 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:‎ A.待测的干电池(电动势约为1.5 V,内电阻小于1.0 Ω)‎ B.电流表A1(量程0~3 mA,内阻RA1=10 Ω)‎ C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻RA2=0.1 Ω)‎ D.滑动变阻器R1(0~20 Ω,10 A)‎ E.滑动变阻器R2(0~200 Ω,1 A)‎ F.定值电阻R0(990 Ω)‎ G.开关和导线若干 ‎(1)某同学设计了如图S1116甲所示的(a)、(b)两个实验电路,其中合理的是________图;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选________(填写器材名称前的字母),这是因为若选另一个变阻器,__________________________.‎ 图S1116‎ ‎(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出的I1I2图线(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数).为了简化计算,该同学认为I1远远小于I2,则由图线可得电动势E=________ V,内阻r=________ Ω.(结果保留3位有效数字)‎ ‎4.[2016·济南模拟] 为测定某旧干电池的电动势和内阻,实验室提供了如下器材:‎ A.旧干电池两节(假设两节电池完全一样)‎ B.电压表(视为理想电压表,量程0~3 V)‎ C.电阻箱R(0~999.9 Ω)‎ D.定值电阻R0=10 Ω E.多用电表 F.开关、导线若干 ‎(1)同学甲直接使用多用电表的直流电压2.5 V挡测量一节电池的电动势,读数如图S1117所示,则该同学测得的电动势E=________,此测量值比旧干电池电动势的真实值________(选填“偏大”或者“偏小”).‎ 图S1117‎ ‎(2)同学乙将两节干电池串联接入如图S1118甲所示的电路,规范操作得到如图乙所示的图像.该同学所描绘的图像中,横坐标是________(U为电压表读数)‎ 图S1118‎ A.  B.R  C. ‎(3)按照(2)问中所选的横坐标,已知图像的斜率为k,纵轴的截距为b,则一节干电池的电动势为________,内阻r为________(用k、b、R0表示).‎ ‎5.[2016·哈尔滨师范大学附属中学模拟] 某同学利用如图S1119甲所示的电路测定一节电池的电动势与内阻.‎ 图S1119‎ ‎(1)用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图.‎ ‎(2)试对此方案的测量误差进行分析:由于________的原因,电动势的测量值________(填“>”“<”“=”)真实值,内阻的测量值________(填“>”“<”“=”)真实值.‎ ‎6.[2016·淮安模拟] 在“测定电源电动势和内阻”的实验中,实验室仅提供下列实验器材:‎ A.两节旧干电池,每节电动势约1.5 V B.直流电压表Vl、V2,量程0~3 V,内阻约3 kΩ C.电流表,量程0~0.6 A,内阻小于1 Ω D.定值电阻R0,阻值2 Ω E.滑动变阻器R,最大阻值15 Ω F.导线和开关若干 ‎(1)请根据连接的实物图,在虚线框中画出对应的电路图;‎ 图S1120‎ ‎(2)根据图S1120电路进行实验,测得多组U、I数据,作出UI图像,求出电动势和内阻的值均小于真实值,其产生误差的原因是____________________.‎ ‎(3)实验过程中,由于电流表发生了故障,某同学又设计了如图S1121甲所示的电路测定电源的电动势和内阻,实验中移动滑动变阻器触头,记录V1和V2的示数U1、U2如下表所示,用测出的数据在图乙中绘出U2U1图线.‎ 组数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ U1/V ‎0.80‎ ‎1.25‎ ‎1.53‎ ‎1.72‎ ‎1.87‎ ‎1.98‎ U2/V ‎1.60‎ ‎1.87‎ ‎2.04‎ ‎2.15‎ ‎2.24‎ ‎2.31‎ 图S1121‎ ‎(4)由图线可得被测电池组的电动势E=________V,内阻r=________Ω.(结果保留两位有效数字)‎ ‎7.[2016·开封质检] 某同学利用如图S1122甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻,实验中电表内阻对实验结果的影响很小,均可以忽略不计.闭合开关S后,变阻器的滑动触头P由变阻器的一端滑到另一端的过程中,两电压表示数随电流表示数变化情况分别如图乙中的直线a、b所示.‎ 图S1122‎ ‎(1)请将如图丙所示实物图按电路图连接成实验电路;‎ ‎(2)通过分析可知,图乙中直线________(选填“a”或“b”)表示电压表V1示数随电流表A示数变化的关系;‎ ‎(3)根据UI图像中坐标轴表示的数据,可求出电源电动势E=________,内电阻r=________.‎ ‎8.[2015·重庆一中月考] 在“测量电源电动势”的实验中,实验室提供的器材如下:待测电源E(放电电流不能太大),电压表(量程大于待测电源电动势),标有长度刻度的均匀电阻丝ab(总电阻约15 Ω),开关S,一端连有鳄鱼夹P的导线1,其他导线若干.‎ ‎(1)实验中,用导线1、2、3、4、5和6按如图S1123所示方式连接电路,电路中所有元件都完好,且电压表已调零.闭合开关之前,鳄鱼夹P应置于________(选填“a”或“b”)端.‎ 图S1123‎ ‎(2)闭合开关后,反复改变鳄鱼夹P的位置,电压表都有较大的示数但几乎不变,则断路的导线为________(填数字代号).‎ ‎(3)排除故障之后,闭合开关,改变鳄鱼夹P的位置,读出多组电压表读数U和对应的aP电阻丝长度L,由测得的数据,绘出了如图S1124所示 的图线,则电源电动势E=________V(计算结果保留三位有效数字).应用该实验中的数据________(选填“能”或“不能”)测出该电源的内阻r.‎ 图S1124‎ ‎(4)若考虑到电压表内阻对测量的影响,则电源电动势的测量值________(选填“等于”“大于”或“小于”)真实值.‎ 实验十一 测定电源的电动势和内阻 ‎【实验器材】‎ 滑动变阻器 ‎【考点互动探究】‎ 考点一 例1 (1)甲 (2)B C ‎[解析] (1)根据U=E-Ir测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I,电压表和电流表内阻会造成实验误差.电源内阻较小,所以电流表分压影响较大,因此应选择甲电路.‎ ‎(2)电池电动势为1.5 V,因此电压表选3 V量程,选B;电流要想测量准确,电源内阻很小,为方便调节,滑动变阻器选C.‎ 变式题 (1)1.60 (2)电压表(0~3 V) 多用电表直流电流挡0~1 mA R2‎ ‎(3)如图所示 ‎[解析] (1)从电压表表盘可知,每小格电压为0.05 V,应估读到0.01 V,所以电压表的读数为U=1.50+0.10=1.60 V.‎ ‎(2)根据电源电动势为1.60 V可知,应选电压表的0~3 V量程测电压;根据闭合电路欧姆定律可求出通过电源的最大电流小于2 mA,所以应选多用电表直流电流挡0~1 mA测电流;滑动变阻器应采用限流式接法,应选择与待测电源内阻接近的变阻器R2.‎ ‎(3)根据题意,变阻器应采用限流式接法;由于电源内阻较大,所以相对电源来说电流表应用内接法,实物连线图如图所示.‎ 考点二 例2 (1)0.44 (2)如图所示 1.60(1.58~1.62都算对) 1.2(1.18~1.26都算对)‎ ‎(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大 ‎[解析] (1)电流表选的是0.6 A量程,读数时以下面的刻度为准,故读数为0.44 A.‎ ‎ (2)在方格纸上取合适的标度,使图像尽量多地分布在整个坐标纸上.图像与纵轴的交点对应读数为电动势的值,图像斜率的绝对值就是内阻.‎ 变式题 (1)a (4)①B ②1.50 1.50‎ ‎[解析] (1)为保护电流表,实验开始前,应将滑片P置于电阻最大的a端;‎ ‎(4)①当S2接1位置时,可把电压表与电源看作一个等效电源,根据闭合电路欧姆定律可知,电动势和内阻的测量值均小于真实值,所以作出的UI图线应是B线;‎ 测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差,原因是电压表的分流;‎ ‎②当S2接2位置时,可把电流表与电源看作一个等效电源,根据闭合电路欧姆定律可知电动势测量值等于真实值,UI图线应是A线,即:E真=UA=1.50 V 由于S2接1位置时,B线对应的短路电流为:I短=IB,所以:r真=== Ω=1.50 Ω.‎ 考点三 例3 (1)并联 5.0 (2)①如图所示 ②1.53 2.0‎ ‎[解析] (1)将小量程表头改装成更大量程的电流表,需给表头“并联”一个合适阻值的分流电阻;已知表头的满偏电流Ig=100 μA,表头内阻Rg=2500 Ω,改装后电流表量程IA=50 mA,设分流电阻为Rx,由IgRg=(IA-Ig)Rx解得Rx≈5.0 Ω.‎ ‎(2)①将表中第5、6两组数据描入坐标纸,分析电路并由闭合电路的欧姆定律可得E=I(R+RA+r),变形得IR=-(RA+r)I+E,可知IRI图像为一条直线,故应用一条直线拟合各数据点,如图所示;‎ ‎②由上述分析知,IRI图像的纵轴截距为电池电动势,由图知E=1.53 V(1.52~1.54 V);图中直线斜率的绝对值为RA+r,则RA+r=7.0 Ω,所以,电池内阻r=7.0 Ω-RA=2.0 Ω.‎ 例4 (1)=·R+ (2)如图所示 ‎(3)0.004 4 0.70 (4)1.52 9.09‎ ‎[解析] (1)由闭合电路欧姆定律,得=,解得=R+.‎ ‎(2)如图所示.‎ ‎(3)由图可知,斜率k=0.004 4 V-1·Ω-1,截距b=0.70 V-1‎ ‎ (4)由=·R+得,k=,b=,又R0=150 Ω,解得:E=1.52 V,r=9.09 Ω.‎ ‎【教师备用习题】‎ ‎1.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 利用如图所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:‎ 待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9 Ω),电阻R0(阻值为3.0 Ω),电阻R1(阻值为3.0 Ω),电流表A(量程为200 mA,内阻为RA=6.0 Ω),开关S.‎ 实验步骤如下:‎ ‎①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;‎ ‎②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;‎ ‎③以为纵坐标,R为横坐标,作 R图线(用直线拟合);‎ ‎④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.‎ 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 Ω时电流表的示数如图所示,读出数据,完成下表.答:①________,②________.‎ R/Ω ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ ‎6.0‎ ‎7.0‎ I/A ‎0.143‎ ‎0.125‎ ‎①‎ ‎0.100‎ ‎0.091‎ ‎0.084‎ ‎0.077‎ I-1/A-1‎ ‎6.99‎ ‎8.00‎ ‎②‎ ‎10.0‎ ‎11.0‎ ‎11.9‎ ‎13.0‎ ‎(3)在下图的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k=________A-1·Ω-1,截距b=________A-1.‎ ‎(4)根据图线求得电源电动势E=________V,内阻r=________Ω.‎ ‎[答案] (1)=R+ ‎(2)0.110 9.09 (3)1.0(或在0.96~1.04)之间,6.0(或在5.9~6.1之间) (4)3.0(或在2.7~3.3之间) 1.0(或在0.6~1.4之间)‎ ‎[解析] (1)根据闭合电路欧姆定律有 E=(R+R0+r)+IRA.‎ 代入数据,化简得 =R+.‎ ‎(2)电流表每小格表示4 mA,因此电流表读数是0.110 A,倒数是9.09 A-1.‎ ‎(3)根据坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=1.0 A-1·Ω-1,截距b=6.0 A-1.‎ ‎(4)斜率k=,因此E=3.0 V,截距b=,因此r=-5=1.0 Ω.‎ ‎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3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.‎ 实验主要步骤:‎ ‎(i)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;‎ ‎(ii)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;‎ ‎(iii)以U为纵坐标,I为横坐标,作UI图线(U、I都用国际单位);‎ ‎(iv)求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)电压表最好选用________;电流表最好选用________.‎ A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ)‎ B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)‎ C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω)‎ D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω)‎ ‎(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接线柱连接情况是________.‎ 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 ‎(3)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=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值.‎ ‎[答案] (1)A C (2)C (3)ka k-R2‎ ‎[解析] (1)电压表内阻越大,分得的电流越小,误差也就越小,所以选内阻较大的A电压表;当滑动变阻器接入电路阻值最小时通过电流表电流最大,此时通过电流表电流大小约为I=≈176 mA,所以选量程为200 mA的C电流表.‎ ‎(2)由电路分析可知,滑片从左向右滑动,电压表示数变大,意味着滑动变阻器接入电路部分的阻值增大,一导线接金属杆左端,一导线接电阻丝左端,则滑片从左向右滑动时阻值增大,符合题意.‎ ‎(3)由E=U+I(r+R2),得U=-I(r+R2)+E,对比UI图线可知,图像斜率的绝对值k=r+R2,所以电源内阻r=k-R2;令U=0,得I==,图线在横轴上的截距为a,所以a=I=,则E=ka.‎ ‎3.[2016·郑州质检] 目前汽车上都有车载电瓶作为备用电源,用久以后性能会下降,表现之一为电瓶的电动势变小,内阻变大.某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充满电,准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内电阻.‎ A.待测电瓶,电动势约为3 V,内阻为几欧姆 B.直流电压表V1、V2,量程均为3 V,内阻约为3 kΩ C.定值电阻R0,阻值未知 D.滑动变阻器R,最大阻值为Rm E.导线和开关 ‎(1)根据如图甲所示的实物连接图,在方框中画出相应的电路图.‎ ‎(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻R0,方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm,再闭合开关,电压表V1和V2的读数分别为U10、U20,则R0=________.(用U10、‎ U20、Rm表示)‎ ‎(3)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1U2图像如图乙所示,图中直线斜率为k,横轴截距为a,则电瓶的电动势E=________,内阻r=________.(用k、a、R0表示)‎ ‎[答案] (1)如图所示 (2)Rm (3)  ‎[解析] (1)滑动变阻器和定值电阻串联,电压表V1测量滑动变阻器电压,电压表V2测量路端电压,电路如图所示;(2)定值电阻与滑动变阻器串联,有=,解得R0=Rm;(3)由闭合电路欧姆定律得E=U2+r,整理得U1=1+U2-,结合图像可得1+=k,E=a,从而可得内阻r=,电动势E=.‎ ‎4.[2016·商丘三模] 有一废旧电池,无法从标签上看清其电动势等数据.现进行如下实验操作:‎ ‎(1)选取多用电表的直流电压10 V挡,将两表笔直接接到电池的正、负两极,指针偏转情况如图所示,由此可知其电动势约为________ V.________(选填“可以”或“不可以”)利用多用电表的欧姆挡直接粗测电源内阻.‎ ‎(2)现要更加准确地测量其电动势和内电阻.实验室备有下列器材:‎ A.电流表A(量程0.6 A,内阻3 Ω)‎ B.电压表V1(量程3 V,内阻RV1=3 kΩ)‎ C.电压表V2(量程30 V,内阻RV2=30 kΩ)‎ D.定值电阻R1=500 Ω E.定值电阻R2=5000 Ω F.滑动变阻器R(阻值范围0~30 Ω)‎ G.开关及导线 ‎①该实验中电压表应选________,定值电阻应选________.(填选项前的字母)‎ ‎②在方框中画出实验电路图.‎ ‎③将实物连线图补充完整.‎ ‎④若将滑动变阻器滑片滑到某一位置,读出此时电压表读数为U,电流表读数为I,则电源电动势和内阻间的关系式为________(要求无系统误差).‎ ‎[答案] (1)7.40 不可以 (2)①B E ‎②如图甲所示 ‎③如图乙所示 ‎④E=U+R2+I+r ‎[解析] (2)①因电动势大致为7.4 V,故量程为30 V的电压表量程过大,舍弃;而量程为3 V的电压表量程偏小,故需要串联一定值电阻扩大电压表的量程,可选用5000 Ω的电阻与3 V的电压表一起改装成量程为8 V的电压表,故电压表选择B,定值电阻选择E.‎ ‎②电路图如图甲所示.‎ ‎③连线如图乙所示.‎ ‎④由闭合电路欧姆定律知:E=U+R2+I+r.‎ ‎5.[2015·四川卷] 用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6 V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有:‎ 电流表A1(量程0~30 mA);‎ 电流表A2(量程0~100 mA);‎ 电压表V(量程0~6 V);‎ 滑动变阻器R1(阻值0~5 Ω);‎ 滑动变阻器R2(阻值0~300 Ω);‎ 开关S一个,导线若干条.‎ 某同学的实验过程如下:‎ ‎①设计如图所示的电路图,正确连接电路.‎ ‎②将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录.以U为纵轴,I为横轴,得到如图所示的图线.‎ ‎③断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤,得到另一条UI图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0).‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)电流表应选用______,滑动变阻器应选用______;‎ ‎(2)由图线,得电源内阻r=________Ω;‎ ‎(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx=________,代入数值可得Rx;‎ ‎(4)若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围________,电压表示数变化范围________.(均选填“相同”或“不同”)‎ ‎[答案] (1)A2 R2 (2)25 (3)-r (4)相同 不同 ‎[解析] (1)根据题意,电池内阻和待测电阻阻值均为数十欧,从电路图可以看出,滑动变阻器采用限流接法,故滑动变阻器应选R2;又电池的电动势为6 V,由欧姆定律可知电流表A1量程太小,故电流表选用A2.‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律可知E=U+Ir,即U=E-Ir,UI图线的斜率的绝对值表示电池的内阻,从UI图线可以得出r=25 Ω.‎ ‎(3)将Rx改接在B、C之间后,由闭合电路欧姆定律有E=U+I(Rx+r),即U=E-I(Rx+r),可知=Rx+r,则Rx=-r.‎ ‎(4)滑动变阻器接入电路的阻值变化相同时,电流表示数变化范围相同,电压表测的是不同电阻两端的电压,所以示数变化范围不同.‎ ‎6.[2014·福建卷] 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G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻.‎ ‎(1)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100 μA,内阻rg=2.0 kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200 mA,应并联一只阻值为________Ω(保留一位小数)的定值电阻R1;‎ ‎(2)根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;‎ 甲 乙 ‎(3)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V读数 U/V ‎5.26‎ ‎5.16‎ ‎5.04‎ ‎4.94‎ ‎4.83‎ ‎4.71‎ ‎4.59‎ ‎4.46‎ 改装表A读数 I/mA ‎20‎ ‎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=________Ω(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______________________.‎ ‎(4)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 ‎[答案] (1)1.0 (2)如图所示 ‎(3)1.66 充分利用已测得的数据 (4)CD ‎[解析] (1)由串、并联电路的特点可得:R1== Ω=1.0 Ω;‎ ‎(2)从电源正极出发,沿电流的流向依次连线,注意电流要由两电表的正接线柱流入,由负接线柱流出;‎ ‎(3)E-U=I(r内+R0),则-ΔU=ΔI(r内+R0),所以r内+R0=-======5.66 Ω,所以r内=5.66 Ω-R0=1.66 Ω,逐差法处理实验数据的优点是可以充分利用已测得的数据,减小实验误差;‎ ‎(4)电压表的读数等于路端电压,所以电压表内阻对测量结果没有影响,选项A错误;滑动变阻器用来改变路端电压,对测量结果没有影响,选项B错误;若R1的实际阻值偏小,则电流表的实际量程偏大,电流表的读数比实际值偏小,电池组的内阻测量值偏大,选项C正确;R0的实际阻值偏大时,电池组的实际内阻比测量值偏小,选项D正确.‎ ‎7.[2013·安徽卷] 根据闭合电路欧姆定律,用图1所示电路可以测定电池的电动势和内电阻.图中R0是定值电阻,通过改变R的阻值,测出R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在R坐标系中描出坐标点,如图2所示.已知R0=150 Ω,请完成以下数据分析和处理.‎ 图1‎ 图2‎ ‎(1)图2中电阻为________ Ω的数据点应剔除;‎ ‎(2)在坐标纸上画出R关系图线;‎ ‎(3)图线的斜率是________V-1·Ω-1,由此可得电池电动势Ex=________V.‎ ‎[答案] (1)80.0 (2)如图所示 (3)4.44×10-3 1.50‎ ‎[解析] (1)电阻为80.0 Ω的数据点离直线过远,超过了误差范围,应剔除;‎ ‎(2)如图所示.‎ ‎(3)图线的斜率是k= V-1·Ω-1=4.44×10-3 V-1·Ω-1.‎ 根据闭合电路欧姆定律 E=(r+R)+U12,‎ 变形得=R+,‎ 斜率是k=,故电池电动势是E==1.50 V.‎ ‎8.[2012·福建卷] 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,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路.‎ ‎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,并计算出相应的与的值.请用表中数据在坐标纸上描点,并作出图线.‎ Z R/Ω ‎166.7‎ ‎71.4‎ ‎50.0‎ ‎33.3‎ ‎25.0‎ ‎20.0‎ U/V ‎8.3‎ ‎5.9‎ ‎4.8‎ ‎4.2‎ ‎3.2‎ ‎2.9‎ (10-2 Ω-1)‎ ‎0.60‎ ‎1.40‎ ‎2.00‎ ‎3.00‎ ‎4.00‎ ‎5.00‎ /(V-1)‎ ‎0.12‎ ‎0.17‎ ‎0.21‎ ‎0.24‎ ‎0.31‎ ‎0.34‎ ‎③从图线中可求得E=________V.‎ ‎[答案] (1)9.4 (2)①如图甲所示 ‎②如图乙所示 ‎ 甲 乙 ‎③9.5~11.1‎ ‎[解析] (2)根据闭合电路的欧姆定律有:E=(r+R0)+U,两边同时除以EU,整理可得=·+,对照图像可知,图像的斜率表示,图像纵轴截距表示,代入相关数值即可得出E=10.0 V.‎ ‎9.[2016·浙江五校联考] 兴趣小组的同学将一个光伏电池(俗称太阳能电池)在正常光照环境下给标有“15 V,0.2 A”的小灯泡供电,发现灯泡并不发光,检查发现灯泡、线路均没有故障.甲、乙同学对此现象的原因进行了猜想与分析后,均认为电池内阻可能太大.为了验证猜想,甲同学用欧姆表直接连接电池的两极,欧姆表的示数为30 Ω;乙同学则先将灵敏电流表(内电阻可忽略)单独连接电池的两极,测得电流为0.74 mA,然后将电压表(内电阻为数十千欧)单独连接电池的两极,测得电压为1.48 V,再计算r== Ω=2×103 Ω.‎ ‎(1)根据甲、乙两同学的测量所得数值判断,此光伏电池的内阻Rg大小应________.‎ A.略大于2 kΩ B.等于2 kΩ C.略小于2 kΩ D.等于30 Ω E.略大于30 Ω ‎(2)你若是兴趣小组中的一员,为测定光伏电池的电动势和内阻,在上述甲、乙两同学测量结果的基础上,请设计一个合理且具备操作性的实验电路图.除光伏电池外,提供的实验器材有:‎ A.电流表A1(量程0.6 A,内电阻r1=1 Ω)‎ B.灵敏电流表A2(量程1 mA,内电阻r2=100 Ω)‎ C.灵敏电流表A3(量程25 mA,内电阻r3=20 Ω)‎ D.滑动变阻器R1(最大阻值约10 Ω)‎ E.滑动变阻器R2(最大阻值约2 kΩ)‎ F.电阻箱R3(0~9999 Ω)‎ G.导线若干、开关 在下面虚线框中画出实验电路图,所需的相应器件是________.‎ ‎(3)作图法是常用的实验数据处理手段,在直角坐标系中对数轴赋予适当的物理量,就有可能拟合成直线形状的实验图线.在(2)小题你所设计的方案中,若能拟合出直线形状的实验图线,纵轴应赋予的物理量是________,横轴应赋予的物理量是________;物理量“电源内阻r”将直接出现在直线的________(选填“斜率”“坐标轴截距”或“斜率和坐标轴截距”)上.‎ ‎[答案] (1)A (2)如图所示 B、F、G ‎(3)电流表读数的倒数(或电阻箱电阻R3) 电阻箱电阻R3或电流表读数的倒数 坐标轴截距 ‎[解析] (1)甲同学直接将欧姆表与电池连接是错误的;乙同学的做法正确,但是由于用电压表测量出的读数1.48 V略小于电源电动势,即电源电动势应该略大于1.48 V,则电源的内阻应该略大于2 kΩ.故选A;‎ ‎(2)电路如图所示,电池的短路电流为0.74 mA,故电流表选B;选择电阻箱F以及导线、开关G;‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律:E=I(R3+r2+r),解得=R3+,则若能拟合出直线形状的实验图线,纵轴应赋予的物理量是(或R3),横轴应赋予的物理量是R3或;物理量“电源内阻r”将直接出现在直线的坐标轴截距上.‎ ‎【课时巩固训练】‎ ‎1.A [解析] 由闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir,当I=0时,U=E=3.0 V,r==1 Ω,短路时U=0,则I短==3.0 A.‎ ‎2.BC [解析] 滑动变阻器应该一端接上边,一端接下边,A项正确;电流表连接正确,B项错误;电压表量程选择没有问题,C项错误;电压表的正接线柱应与开关的右端连接,D项正确.‎ ‎3.(1)(b) D 在变阻器滑片调节的大部分范围内,电流表A2读数太小,电流表A1读数变化不明显 ‎(2)1.48 0.844‎ ‎ [解析] (1)上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,将电流表串联一个电阻,可以改装成较大量程的电压表.(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是(b).因为电源的内阻较小,所以应该采用最大值较小的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小,滑动变阻器应选D.‎ ‎(2)根据欧姆定律和串联电路的知识得,路端电压U=I1(R0+RA1),根据图像与纵轴的交点得电动势E=1.48 mA×1000 Ω=1.48 V,由图线斜率得r=0.844 Ω.‎ ‎4.(1)1.45 V 偏小 (2)B (3) -R0‎ ‎[解析] (1)多用电表读数为1.45 V,这个过程中多用电表测量的为路端电压,小于电源电动势.‎ ‎(2、3)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+R+r,变形可得=++R,横坐标为R,根据题意可得+=b,=k,一节干电池电动势为E′=E,内阻为r′=r,联立解得E′=,r′=-R0.‎ ‎5.(1)如图所示 ‎(2)电压表分流 < <‎ ‎[解析] (1)如图所示 ‎(2)考虑电压表的内阻,根据实验的原理可知E测小于E真,r测小于r真.‎ ‎6.(1)如图(a)所示 (2)电压表分流 ‎(3)如图(b)所示 (4)2.8 3.0‎ ‎[解析] (1)如图(a)所示 ‎(2)电流表测的不是干路电流,原因是电压表的分流造成的.‎ ‎(3)根据描点法作图,如图(b)所示.‎ ‎(4)由闭合电路欧姆定律可知,E=U2+r,变形得U2=U1+,结合图像可得E=2.8 V,r=3.0 Ω.‎ ‎7.(1)如图所示 ‎ (2)a ‎(3)  ‎[解析] (3)由E=U+Ir知:E=U1+I1r,E=U2+I2r,得E=,r=.‎ ‎8.(1)b (2)1 (3)2.86 不能 (4)小于 ‎[解析] (1)因为电路中的放电电流不能太大,故开始时电阻丝接入电路的电阻应最大,故鳄鱼夹P应置于b端;(2)闭合开关后,反复改变鳄鱼夹P的位置,电压表都有较大的示数但几乎不变,说明导线1发生了断路;(3)设单位长度的电阻为R0,根据闭合电路的欧姆定律得E=r+U,变形可得=·+,故图像的纵截距b=,故E==2.86 V,图像的斜率k=,因为电阻丝单位长度的电阻R0未知,故不能求出电源的内阻;(4)若考虑到电压表内阻对测量的影响,则E真=+r+U,变形得=·+,故E真=,故电源电动势的测量值偏小.‎