【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]知识点题号实验注意事项1、2实验仪器的选取3实物连图及数据处理4、5、6创新实验71.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B．用旧电池好C．新、旧电池一样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：B2．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、rB．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U­I图象，再根据图象求出E、rD．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U­I图象可消除某次测量不准造成的偶然误差，选C.答案：C3．在测一节干电池(电动势约为1.5V，内阻约为2Ω)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15V；B.电压表量程为3V.A．变阻器为(0～20Ω，3A)；B.变阻器为(0～500Ω，0.2A)．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1.5V，而A电压表量程为15V，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：BA电压表量程过大，读数误差较大AB变阻器电阻太大而额定电流过小，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：①待测电池，电动势约为1.5V(小于1.5V)②电流表，量程3mA③电流表，量程0.6A④电压表，量程1.5V⑤电压表，量程3V⑥滑动变阻器，0～20Ω⑦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U­I图象如图所示，由图象可求得电源电动势为________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，注意导线不能交叉；(3)电源的电动势是纵轴截距1.45V，内电阻r＝ΔUΔI＝1.45－00.5－0Ω＝2.9Ω.答案：(1)①③④⑥⑦(2)如图所示(3)1.452.95．(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U­I图象，得出E和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2500Ω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0.975V，r为478Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，输出功率P＝(ER总＋r)2R总≈0.268mW.答案：(1)U＝E－Ir(2)如图所示(3)不变增大0.9754780.2686．(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3V，内阻未知)电压表V1(量程0～3V，内阻约3kΩ)电压表V2(量程0～3V，内阻很大)滑动变阻器R(0～20Ω)定值电阻R0＝2Ω(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U1­U2图线；U1(V)2.792.682.572.442.362.27U2(V)0.380.600.821.011.231.40(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(3)在U1­U2图中，纵轴截距为电源电动势E＝2.98V，因r＝ΔUΔI＝ΔU1ΔU2·R0＝k·R0，所以图线斜率大小与R0的乘积为r＝1.02Ω.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．丙(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；(3)小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的1I­R图象，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；题图乙中电阻箱读数为25Ω.(3)根据E＝I(R＋r)，推出1I＝RE＋rE，再结合1IR图象可知：图线的斜率为1E，截距为rE，解得E＝6.0V(5.8～6.2均可)，r＝2.4Ω(2.3～2.5均可)．答案：(1)E＝I(R＋r)(2)最大值25(3)6.0(5.8～6.2均可)2.4(2.3～2.5均可)