2021版物理全能大一轮复习人教版：研典型例题·全提升实验十测定电源的电动势和内阻
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研 典型例题·全提升
热点一实验数据的处理与实物连图
【典例1】(2018·江苏高考)一同学测量某干电池的电动势和内阻。
(1)甲图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处 _____________________。
(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见表:
R/Ω | 8.0 | 7.0 | 6.0 | 5.0 | 4.0 |
I/A | 0.15 | 0.17 | 0.19 | 0.22 | 0.26 |
/A-1 | 6.7 | 6.0 | 5.3 | 4.5 | 3.8 |
根据表中数据,在方格纸上作出R-关系图象。由图象可计算出该干电池的电动势为__________ V;内阻为__________ Ω。
(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图乙所示,则该干电池的电动势应为__________V;内阻应为__________Ω。
【解析】(1)①开关不应该闭合,应该保持断开状态。
②电阻箱要以最大阻值接入,然后再调小。
(2)根据表中数据描点连线如图所示。
由闭合电路欧姆定律, E=IR+Ir得R=E· -r,类似于一次函数y=kx+b的形式,R-图象的斜率表示电动势E,纵截距绝对值为内阻r。读图可知,E=1.4 V,r=1.2 Ω。
(3)因为电动势是一个常数1.4 V,电流表的内阻RA==0.2 Ω,内阻为1.2 Ω -0.2 Ω=1.0 Ω。
答案:(1)①开关未断开;②电阻箱阻值为零
(2)见解析图 1.4(1.30～1.44都算对) 1.2(1.0～1.4都算对)
(3)1.4[结果与(2)问第一个空格一致] 1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]
热点二实验拓展与创新
【典例2】(2019·开封模拟)某课外小组在参观工厂时,看到一丢弃不用的电池,同学们想用物理上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻,已知这个电池的电动势约为11～13 V,内阻小于3 Ω,由于直流电压表量程只有3 V,需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替),改装为量程为15 V的电压表,然后再用伏安法测电池的电动势和内阻,以下是他们的实验操作过程:
(1)把电压表量程扩大,实验电路如图甲所示,实验步骤如下,完成填空。
第一步:按电路图连接实物;
第二步:把滑动变阻器滑片移到最右端,把电阻箱阻值调到零;
第三步:闭合开关,把滑动变阻器滑片调到适当位置,使电压表读数为3 V;
第四步:把电阻箱阻值调到适当值,使电压表读数为__________ V;
第五步:不再改变电阻箱阻值,保持电压表和电阻箱串联,撤去其他线路,即得量程为15 V的电压表。
(2)实验可供选择的器材有:
A.电压表(量程为3 V,内阻约2 kΩ)
B.电流表(量程为3 A,内阻约0.1 Ω)
C.电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω)
D.电阻箱(阻值范围0～999 Ω)
E.滑动变阻器(阻值为0～20 Ω,额定电流2 A)
F.滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ,额定电流0.2 A)
电阻箱应选__________,滑动变阻器应选__________。
(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变),测电池电动势E和内阻r,实验电路如图乙所示,得到多组电压U和电流I的值,并作出U-I图线如图丙所示,可知电池的电动势为__________ V,内阻为__________ Ω。
【解析】(1)将3 V电压表改装成15 V量程,串联电阻箱后的总电阻为原来的电压表内阻的5倍,由于滑动变阻器位置不变,分压部分的两端电压仍为3 V,此时电压表两端的电压为0.6 V。
(2)改装电压表需要串联大电阻,电阻箱选C;由于用分压电路,滑动变阻器选E。
(3)由于电压表改装后量程扩大为5倍,将图丙的纵坐标扩大为5倍,即可根据纵轴截距得电池的电动势为2.3×5 V=11.5 V,由图线斜率的绝对值可求得电源的内阻为r== Ω=2.5 Ω。
答案(1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5
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