高二物理《测定电源的电动势和内阻》

【解析】(1)由闭合电路欧姆定律E=Ig(R+R′+Rg)，可见 电流越小电阻越大，而电阻越大温度则越高，即电流刻 度较小处对应的温度刻度应该较高. (2)若电阻箱阻值R′=70 Ω时，代入E=Ig(R+R′+Rg)得 热敏电阻的阻值为130 Ω，结合图甲可知此时对应的温 度数值为30 ℃. 答案：(1)较高 (2)30
(1)实物连接如图
(2)实验前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大，因此应 使滑片移到b端. (3)作I1－I2图象如图所示
(4)电动势E=I1′（图象与纵轴截距）×10 000 V= 1.49 V,电源的内阻r=k（图象斜率）×10 000 Ω=
0.60 Ω.
(5)若图象与横轴的截距为I2′,则电源输出的短路电流
ImI1-I01.1
I2 10
2
.4A.
答案:(1)图见标准解答 （2）b端 (3)见标准解答
（4）1.49(1.48～1.50) 0.60(0.55～0.65)
（5） 2.4(2.3～2.7)
【例2】(2009·北京高考)某同学通过查找资料自己动 手制作了一个电池.该同学想测量一下这个电池的电动势 E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻 箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流 表(量程Ig=0.6 A,内阻rg=0.1 Ω)和若干导线.
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图实 九-13甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来.
(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的
电流表的示数I,并作记录.当电阻箱的阻值R=2.6 Ω时，
其对应的电流表的示数如图乙所示.处理实验数据时，
首先计算出每个电流值I的倒数 1 ,再制作 R 1 坐标
【解析】
答案：
4.(2010·潍坊模拟)2009年暑假开学之后甲型H1N1在全 国各地爆发，山东半岛也出现较多的病例.为了做好防范， 需要购买大量的体温表，市场体温表出现供货不足的情 况，某同学想到自己制作一个金属温度计，为此该同学 从实验室找到一个热敏电阻，并通过查资料获得该热敏 电阻的阻值R随温度t变化的图线，
答案：（1）G （2）见解析图（a） （3）见解析图 （b）1.50 0.80 （4）偏小 偏小 （5）见解析图（c）
6.(2010·广州模拟）某同学在用电流表和电压表测电 池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 Ω的保护 电阻R0，实验电路如图实九-20甲所示. （1）连好电路后，当该同学闭合电键，发现电流表示数 为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良 好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把 两表笔分别接a、b,b、c,d、e时，示数均为0，把两表 笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障 是______________________.
(3)图象中图线与U轴的交点为电源电动势，斜率为电源 的内电阻与R0的和，E=1.5 V,r=0.5 Ω.
（4）考虑电表自身电阻对测量结果的影响，造成本实验 的系统误差的原因是：电压表内阻的分流. （5）在理论上E=U+（IV+IA)(r+R0）,其中U是准确的， 而忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，电压表读数 越大偏差越大，电压表读数越小偏差越小，短路时， IV=0，短路电流测量值等于真实值，偏差为0，所以测 量值的图象与真实值的图象关系如图（c）所示，所以E 测<E真，r测<r真.
(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至 ________(选填“a端”、“中央”或“b端”). (3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置， 读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置， 得到的数据为:
在图实九-12所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标 画出所对应的I1-I2曲线.
【解析】（1）该同学闭合电键，发现电流表示数为0， 电压表示数不为0，表明电源、R0、电键是好的，电路 中有断路故障，用多用电表两表笔分别接a、b，b、c， d、e时，示数均为0，表明a、b，b、c，d、e间的电路 和元件均无故障，两表笔接c、d时，示数与电压表示数 相同，表明R断路.
（2）实物连接如图（a）
答案:（1）R断路 （2）见解析图（a） （3）见解析图（b）1.5 V 0.5 Ω （4）电压表内阻的分流 （5）< <
(2)如图
(3)图中坐标为(1.2,2.8)的点不合理舍去，过其他的点作 直线，如(2)中图. (4)由E=IR+Ir得R E r, 图线的斜率等于电源电动势，
I
在纵轴上的截距等于电源内阻的负值，由图可知E= 1.5 V,r=0.3 Ω. 答案:(1)见标准解答 (2)见标准解答 (3)见标准解答 (4)1.5(1.46～1.54) 0.3(0.25～0.35)
【解析】（1）滑动变阻器起限流作用，电路中的电流应 较大，故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故 滑动变阻器选G. （2）如图（a）所示
（3）描点作图如图（b），图线与纵轴的交点即为电源 的电动势E=1.50 V
电池内阻 r U1.5 00.3 00.8 0
I 1.50
（4）偏小 偏小
（5）如图（c）所示.
G.滑动变阻器（0～20 Ω）； H.滑动变阻器（0～1 000 Ω）； I.电阻箱（0～9 999 Ω）； J.开关、导线. （1）用电流表和电压表测量干电池的电动势和内电阻， 应选用的变阻器是__________（用代号回答）.
（2）根据实验要求，用笔画线代替导线在实物图（如图 实九-18所示）上连线.
（3）某次实验记录如下表：
根据表中数据在坐标图实九-19上画出U-I图线.由图可 求得E=_______V，r=_______Ω.
（4）用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动 势的真实值相比_________（选填“偏大”、“偏小” 或“相等”）；测得的内阻与电池内阻的真实值相比 __________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）. （5）如果实验中电压表坏了，选用其他器材进行实验， 请画出相应的电路图.
【解析】连接实物图如图所示
答案:
3.在“测一节干电池电动势和内阻”的实验中： (1)第一组同学利用如图实九-16(a)的实验电路图测量， 电压表应选择量程__________(选填“3 V”或 “15 V”)，实验后得到了如图(b)的U-I图象，则电池 内阻为________ Ω.
(2)第二组同学也利用图(a)的电路连接测量另一节干电 池，初始时滑片P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生 断路，合上电键后发现滑片P向左滑动一段距离x后电流 表才有读数，于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、 电流表读数I与x的关系图，如图(c)所示，则根据图象可 知，电池的电动势为____ V，内阻为_____ Ω. (3)若第二组同学实验时使用的滑动变阻器电阻丝是均匀 的，则根据图(c)可计算出该滑动变阻器未损坏前可调节 的最大阻值为_________ Ω.
【例1】(2009·海南高考)图实 九-10是利用两个电流表A1和A2 测量干电池电动势E和内阻r的 电路原理图.图中S为开关， R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1 内阻之和为10 000 Ω (比r和滑动变阻器的总电 阻都大得多)， A2为理想电流表.
(1)按电路原理图在图实九－11虚线框内的各实物图之间 画出连线.
(4)利用所得曲线求得电源的电动势E=________V， 内阻r=_________Ω来自百度文库(保留两位小数) (5)该电路中电源输出的短路电流Im=_________A.
【标准解答】本题主要考查了实物图连接、实验注意事 项.数据处理，本实验是用两个电流表测电源电动势和内 阻，实质是将电流表A1与一定值电阻串联，改装成电压 表使用.
1.（双选）图实九-14为某次测定电源的电动势和内阻所 作的图象，有关这个图象的说法正确的是( ) A.纵轴截距表示待测电源的
电动势，即E=3 V B.横轴截距表示短路电流，
即I短=0.6 A C.根据r=E/I短，计算出待测
电源内阻为5 Ω D.根据r=ΔU/ΔI，计算出待测电源内阻为1 Ω
【解析】选A、D.由U－I函数图象知，U=-rI+E.关键是 纵轴起点不是0，而是2.4 V.因此横轴交点不再是I短， I短≠0.6 A，B、C错误，A、D正确.
5.（探究创新）为了测定干电池的电动势和内电阻，现 有下列器材： A.6.3 V蓄电池； B.干电池一节； C.电压表V（0～3 V～15 V，内阻约为3 kΩ， 15 kΩ）； D.电流表A（0～0.6 A～3 A，内阻约为10 Ω， 2 Ω）； E.电流表G（满偏电流3 mA，内阻Rg=10 Ω）； F.变压器；
I
I
图，如图丙所示，图丙中标注出了 (1 , R ) 的几个与测
I
量对应的坐标点.请你将与图乙实验数据对应的坐标
点也标注在图丙上.
(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线.
(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势
E=_________V,内电阻r=______Ω.
【标准解答】(1)本实验是采用电流表和电阻箱组合测定 电池电动势和内阻，只需将它们串联起来即可，实物连 接如图.
如图实九-17甲所示.该同学进行了如下设计：将一电动 势E=1.5 V(内阻不计)的电源、量程5 mA内阻Rg=100 Ω 的电流表及电阻箱R′，及用该电阻作测温探头的电阻R， 串联成如图乙所示的电路，把电流表的电流刻度改为相 应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度 计”.
(1)电流刻度较小处对应的温度刻度_________(选填 “较高”或“较低”); (2)若电阻箱阻值R′=70 Ω，图丙中5 mA刻度处对应的 温度数值为______________ ℃.
2.为了测量两节串联干电池的电动势，某同学设计了如 图实九－15甲所示的实验电路，其中E是待测电池组，内 阻不能忽略;V1、V2是两只量程合适的相同的电表，内阻 不是很大，且未知;S1、S2是单刀单掷开关;导线若干.
(1)请根据电路图甲，在图乙中将器材连成实物图. (2)实验需要测量的物理量是____________________. (3)用测出的物理量，导出串联电池组电动势的表达式 _________________________是.
（2）按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路，把 两表笔分别接c、d时的实物电路图（如图乙）用笔画线 代替导线连接起来.
（3）排除故障后，该同学顺利完成实验，测定下列数据， 请根据数据在坐标图（如图实九-21）中画出U-I图线， 由图知：电池的电动势为_____，内阻为______.
（4）考虑电表自身电阻对测量结果的影响，造成本实验 的系统误差的原因是：_________________. （5）实验所得的电池的电动势和内阻的测量值与真实值 比较，E测_______E真，r测_________r真 （选填“<”、“=”或“>”）.