2018版浙江省高考物理教师文档讲义：第七章实验十二-测定电池的电动势和内阻(学考)（9页）

2018版浙江省高考物理教师文档讲义：第七章实验十二-测定电池的电动势和内阻(学考)（9页）

实验十二　测定电池的电动势和内阻(学考)‎ ‎[考纲解读]　(1)知道伏安法测定电池电动势、内电阻的原理和电路图。(2)会用伏安法测定电池的电动势和内电阻。(3)会利用U－I图象求出电池的电动势和内电阻。‎ 注意事项 ‎1.可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。‎ ‎2.电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5‎ ‎ A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。‎ ‎3.计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值。‎ ‎4.合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r＝确定，应根据r＝确定。‎ 考点一　伏安法测电池电动势和内阻 ‎1.在测定一节干电池(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，滑动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 C.变阻器为(20 Ω，3 A)‎ D.变阻器为(500 Ω，0.2 A)‎ ‎(1)电压表应该选　　　　(选填“A”或“B”)，这是因为______________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)变阻器应选　　　　(选填“C”或“D”)，这是因为_________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ 解析　本题主要考查学生对电学仪器的选择。电学仪器的选择最主要的有两条原则：(1)安全，即不能超量程；(2)方便，即便于读数和调节。由于电源的电动势约为1.5 V，故选量程为0～3 V的电压表，读数既准确，又方便，D滑动变阻器的额定电流太小，阻值大，调节不方便，故选C变阻器。‎ 答案　(1)B　读数既准确、又方便　(2)C　滑动变阻器D的额定电流太小，最大阻值太大，调节不方便 ‎2.测定电池的电动势和内阻的实验电路如图所示。‎ ‎(1)在闭合开关之前滑动变阻器的滑片应放在最　　　　。(填“左端”或“右端”)‎ ‎(2)现备有以下器材：A.干电池1节；B.滑动变阻器(0～50 Ω)；C.滑动变阻器(0～1 750 Ω)；D.电压表(0～3 V)；E.电流表(0～0.6 A)；F.电流表(0～3 A)。则滑动变阻器应选用　　　　，电流表应选用　　　　。‎ 解析　(1)闭合开关前应使滑动变阻器接入电路中的阻值最大，所以根据电路图可知滑动变阻器的滑片应在最左端；‎ ‎(2)电源内阻较小，为控制方便，滑动变阻器选择0～50 Ω即可顺利进行实验，故滑动变阻器应选B；由于干电池允许通过的最大电流不大，故电流表应选小量程的，故电流表应选E。‎ 答案　(1)左端　(2)B　E ‎3.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中。‎ ‎(1)备有如下器材：A.干电池1节；B.滑动变阻器(0～20 Ω)；C.滑动变阻器(0～1 kΩ)；D.电压表(0～3 V)；E.电流表(0～0.6 A)；F.电流表(0～3 A)。G.开关、导线若干 其中滑动变阻器应选　　　　，电流表应选　　　　。(只填器材前的序号)‎ ‎(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图。‎ ‎(3)某同学根据实验数据画出的U－I图象如图所示，由图象可得电池的电动势为　　　　V，内电阻为　　　　Ω。‎ 解析　(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B。(也可以从便于调节的角度来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器。)电流表的量程要大于电源允许通过的电流，对于电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5 A，故需要选择0～0.6 A，所以电流表应选E。‎ ‎(2)电路图如图所示。‎ ‎(3)由U－I图象可知：纵截距为1.5 V，故电池的电动势为1.5 V；内电阻r＝＝ Ω＝1 Ω。‎ 答案　(1)B　E　(2)见解析　(3)1.5 V　1 Ω ‎4.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中的　　　　(选填“甲”或“乙”)。‎ ‎(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(0～50 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)‎ ‎(3)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 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 电压U/V ‎1.45‎ ‎1.40‎ ‎1.30‎ ‎1.25‎ ‎1.20‎ ‎1.10‎ 电流I/A ‎0.060‎ ‎0.120‎ ‎0.240‎ ‎0.260‎ ‎0.360‎ ‎0.480‎ ‎(4)根据(3)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)电流表内阻与电池内阻相关不多，如果用乙图实验所得的误差较大，应选用甲图。‎ ‎(2)干电池的电动势为1.5 V左右，为减小误差，应选择量程为3 V的电压表；根据电源电动势和电流表量程，可知应选择最大阻值为50 Ω的滑动变阻器。‎ ‎(3)第四组数据误差较大，应舍去，然后连线。‎ ‎(4)根据U－I图象，电源的电动势为纵轴的截距，为1.50 V，内阻为斜率的绝对值，r＝ Ω＝0.83 Ω。‎ 答案　(1)甲　(2)B　C　(3)如下图　(4)1.50(1.49～1.51)　0.83(0.81～0.85)‎ 考点二　测定电源电动势和内阻的其他方法 ‎1.某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r ‎。根据实验数据绘出如图乙所示的R－图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝　　　　，r＝　　　　。‎ 解析　由欧姆定律有，E＝I(R＋r)，R＝－r。‎ 由此知图线的斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r。‎ E＝ V＝2.9 V，r＝0.9 Ω。‎ 答案　2.9 V　0.9 Ω ‎2.某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 ‎(1)请在虚线框中画出实验的电路图 ‎(2)实验的主要步骤如下：‎ ‎①检查并调节电压表指针指零，将开关S断开，按照电路图连线。‎ ‎②调节电阻箱R的阻值至　　　　。‎ ‎③将开关S闭合，逐渐调节电阻箱的阻值使电压表指针有足够的偏转，记下此时电阻箱的阻值R和电压表的示数U。‎ ‎④改变电阻箱的阻值，测出几组U及R的数据，作出－的图线如图所示(单位为国际单位制单位)。‎ ‎(3)由作出的－图线可求得电动势E＝　　　　V，内阻r＝　　　　Ω。(结果保留两位有效数字)‎ 解析　(2)为了保护电路，电阻箱的阻值应调为最大值。‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律E＝U＋r，得到＝·－，由图象在纵轴上截距的绝对值得内阻r＝1.0 Ω，由图象斜率可得电动势E＝3.3 V。‎ 答案　(1)如图所示　(2)最大值　(3)3.3　1.0 Ω ‎3.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：‎ A.干电池E(电动势约为1.5 V、内阻小于1.0 Ω)‎ B.电流表A1(满偏电流3 mA、内阻r1＝10 Ω)‎ C.电流表A2(0～0.6 A、内阻0.1 Ω)‎ D.滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)‎ E.滑动变阻器R2(0～100 Ω，10 A)‎ F.定值电阻R3(990 Ω)‎ G.开关一个和导线若干 ‎(1)实验器材中未提供电压表，可以利用　　　　将A1改装成电压表。‎ ‎(2)为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是　　　　(填字母代号)。‎ ‎(3)请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图。‎ ‎(4)如图为某一同学根据他所设计的实验给出的I1－I2图线(I1为A1的示数，I2为A2的示数)，由图线可求得被测干电池的电动势E＝　　　　 V，内阻r＝　　　　Ω。‎ 解析　(1)因提供的器材没有电压表，则可由量程和电流表A1与定值电阻R3串联改装成电压表。‎ ‎(2)由于干电池内阻小于1.0 Ω，滑动变阻器R2阻值较大，不便控制电路，所以应选用的滑动变阻器是R1。‎ ‎(3)实验电路如图所示。‎ ‎(4)图线纵轴截距为电池电动势，斜率的绝对值为电池内阻，由图线可求得被测电池的电动势E＝1.48 V，内阻r＝0.8 Ω。‎ 答案　(1)R3　(2)R1　(3)见解析图　(4)1.48　0.8‎ 测定电池电动势和内阻的其他方法 安阻法 伏阻法 ＝R＋ ＝·＋ 纵轴截距为，斜率为 纵轴截距为，斜率为