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【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理选修3-1-7-3(三)测定电源的电动势和内阻


测定电源的电动势和内阻
[命题报告· 教师用书独具] 知识点 实验注意事项 实验仪器的选取 实物连图及数据处理 创新实验 题号 1、2 3 4、5、6 7 )

1.在测电源电动势和内阻实验中,下列说法正确的是( A.用新电池较好 C.新、旧电池一样 B.用旧电池好

D.以上说法都不对

解析:旧电池内阻较大,实验时,电压表读数变化较大,误差较小. 答案:B 2.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法,其中既能 减小偶然误差,又直观、简便的方法是( )

A.测出两组 I、U 的数据,代入方程组 E=U1+I1r 和 E=U2+I2r,求出 E、 r B.多测几组 I、U 的数据,求出几组 E、r,最后分别求出其平均值 C.测出多组 I、U 的数据,画出 U- 图象,再根据图象求出 E、r I D.测出多组 I、U 的数据,分别求出 I 和 U 的平均值,用电压表测出断路 时的路端电压即为电动势 E,再用闭合电路欧姆定律求出内阻 r 解析:测出多组 I、U 的数据,画出 U- 图象可消除某次测量不准造成的偶 I 然误差,选 C. 答案:C 3.在测一节干电池(电动势约为 1.5 V,内阻约为 2 Ω)的电动势和内阻的实 验中,变阻器和电压表各有两个供选: A.电压表量程为 15 V;B.电压表量程为 3 V.

A.变阻器为(0~20 Ω,3 A);B.变阻器为(0~500 Ω,0.2 A). 电压表应该选______(选填“A”或“B”),这是因为______. 变阻器应该选______(选填“A”或“B”),这是因为______. 解析:待测干电池电动势约为 1.5 V,而 A 电压表量程为 15 V,若用 A 则很 难精确读数,误差太大;B 变阻器电阻太大而额定电流过小,调节不方便. 答案:B A 电压表量程过大,读数误差较大 定电流过小,调节不方便 4.(2013 年济南月考)某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势 和内阻,备有下列器材: A B 变阻器电阻太大而额

①待测电池,电动势约为 1.5 V(小于 1.5 V) ②电流表,量程 3 mA ③电流表,量程 0.6 A ④电压表,量程 1.5 V ⑤电压表,量程 3 V ⑥滑动变阻器,0~20 Ω ⑦开关一个,导线若干 (1)请选择实验中需要的器材________(填标号). (2)按电路图将实物连接起来. (3)小组由实验数据作出的 U- 图象如图所示,由图象可求得电源电动势为 I ________V,内阻为________Ω.

解析:(1)根据本实验的原理以及特点,所选器材是①③④⑥⑦;(2)根据电 路图连接实物图时,一定要看清电路的结构,滑动变阻器的接线柱所在的位置, ΔU 1.45-0 注意导线不能交叉; (3)电源的电动势是纵轴截距 1.45 V, 内电阻 r= ΔI = 0.5-0 Ω=2.9 Ω. 答案:(1)①③④⑥⑦ (2)如图所示 (3)1.45 2.9

5.(2012 年高考重庆理综)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家 乡盛产的柑橘制作了果汁电池,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 U- 图象,得出 E 和 I 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 图象如 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 2 500 Ω 时,该电源的输出功率 P=________mW.(均保留三位有效数字)

解析:(1)由路端电压 U、电动势 E 及内阻 r 与电流的关系 U=E-Ir,可得 UI 图象.

(2)因为电压表为理想表,且要求避免电流表分压作用对测量结果的影响, 则电路图如图所示.实物连线见答案. (3)在 UI 图象中,U 轴上的截距代表电动势,图线的斜率为内阻 r,则电源 电动势不变,电源内阻增大.图线(c)对应的 E 为 0.975 V,r 为 478 Ω,当外电路 E 2 总电阻为 2 500 Ω 时,输出功率 P=( ) R 总≈0.268 mW. R总+r 答案:(1)U=E-Ir (2)如图所示

(3)不变

增大

0.975

478

0.268

6.(2013 年云南检测)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,因找不到 合适的电流表,某同学设计了如图所示的测量电路,图中器材规格如下:

电源 E(电动势约为 3 V,内阻未知) 电压表 V1(量程 0~3 V,内阻约 3 kΩ) 电压表 V2(量程 0~3 V,内阻很大) 滑动变阻器 R(0~20 Ω) 定值电阻 R0=2 Ω (1)请根据电路图在图中完成实物连线; (2)下表是该同学的实验数据表格,请根据表中数据在下面的坐标纸中,作 出 U1- 2 图线; U U1(V) U2(V) 2.79 0.38 2.68 0.60 2.57 0.82 2.44 1.01 2.36 1.23 2.27 1.40

(3)根据图线可求得电源电动势 E=________V,内阻 r=________Ω.(结果保 留 3 位有效数字) 解析:(1)根据电路图实物连线如图所示

(2)根据实验数据描点画图,如图所示

ΔU ΔU1 (3)在 U1- 2 图中,纵轴截距为电源电动势 E=2.98 V,因 r= ΔI =ΔU · 0= U R
2

k· 0,所以图线斜率大小与 R0 的乘积为 r=1.02 Ω. R 答案:(1)见解析 (2)见解析

(3)2.98(2.96~3.04 均正确) 1.02(0.980~1.08 均正确) 7.(创新实验)小明要测定一电源的电动势 E 和内阻 r,实验器材有:一只 DIS 电流传感器(可视为理想电流表,测得的电流用 I 表示),一只电阻箱(阻值用 R 表示),一只开关和导线若干.该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采 集数据.



(1)小明设计该实验的原理表达式是________(用 E、r、I、R 表示); (2)小明在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至______(选填“最大值”、 “最小值”或“任意值”),在实验过程中,将电阻箱调至图乙所示位置,则此 时电阻箱接入电路的阻值为________Ω; 1 (3)小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的 I - 图象, R 则由图象求得, 该电源的电动势 E=________V, 内阻 r=________Ω(结果均保留两位有效数字). 解析:(1)在闭合电路中,E、I、R、r 几个量之间的关系是 E=I(R+r).(2) 为了整个电路的安全,所以开始电流要小,即电阻箱电阻调到最大值;题图乙中 1 R r 1 电阻箱读数为 25 Ω.(3)根据 E=I(R+r),推出 I =E+E,再结合 I R 图象可知:图 1 r 线的斜率为E, 截距为E, 解得 E=6.0 V(5.8~6.2 均可), r=2.4 Ω(2.3~2.5 均可). 答案:(1)E=I(R+r) 均可) (2)最大值 25 (3)6.0(5.8~6.2 均可) 2.4(2.3~2.5


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