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第三节 实验:电池电动势和内阻的测量
高中物理 · 例题与变式
同步学案 · 11 题
考生须知
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考点51 测电池电动势和内阻的原理
测电池电动势和内阻的原理
例题1.(多选)在测量电池的电动势和内阻的实验中,除待测电池、开关和导线外,为完成实验,还应选用的仪器组合有 ( )
A.一只电流表和一个滑动变阻器
B.一只电流表和一只电压表
C.一只电流表和一个电阻箱
D.一只电压表和一个电阻箱
【答案】CD
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】多选题【难度】★★★☆☆
变式训练2.某兴趣小组探究用不同方法测量干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合,为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是 ( )
A.一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器
B.一个电压表和多个定值电阻
C.一个电流表和一个电阻箱
D.两个电流表和一个滑动变阻器
【答案】D
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】单选题【难度】★★★☆☆
变式训练3.(多选)用如图甲所示的电路来测量电池的电动势和内阻,根据测得的数据作出了U- I图线如图乙所示,由图乙可知 ( )
题图
A.电池电动势的测量值是1.40 V
B.电池内阻的测量值是1Ω
C.外电路发生短路时的电流为0.40 A
D.电压表的示数为1.20 V时,电流表的示数为 0.20 A
【答案】ABD
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】多选题【难度】★★★☆☆
变式训练4.利用如图所示的电路可以测量出电压表的电阻,为电阻箱,电源电压恒定不变,当取不同阻值时,电压表均对应有不同读数,多次改变电阻箱的阻值,所得到的图象为下图中的哪一个(    )
题图题图题图题图题图
【答案】A
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】填空题【难度】★★★☆☆
变式训练5.利用如图电路测量电池的电动势E和内阻r时,通过调节电阻箱R的阻值,记录相应电流表示数I,根据 U=IR 算出相应路端电压值。若利用U-I图像分析由电流表内电阻引起的实验误差,在下图中,实线是根据实验数据(U=IR)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像 (没有电流表内电阻影响的理想情况)。下列图像中正确的是(  )
题图题图题图题图题图
【答案】C
【详解】为了减小误差,根据多次测量的结果,分别列出若干组联立方程,求出若干组E和r,最后以E 的平均值和r的平均值作为实验结果。这种方法的实验结果比只用两组U、I数据求得的结果误 差小。 采用另外一种方法,也能减小误差,而且更简便、直观,那就是图像法。 伏安法的关系式可以改写成U=-Ir+E ①图线与U 坐标轴的交点值表示断路时的路端电压,这时的电压U 等于电源的电动势E。 ݎ=ܧ ②根据这条直线可以推出U=0 时的短路电流。根据短路电流I短与电源内阻r、电动势E的关 ߂ܫ 系,可以求出电源的内阻 ݎ=߂ܷ ③另外,如果从直线方程U=-Ir+E的角度理解,通过求解U-I图像斜率的绝对值也可 以求出电源的内阻r,即 由于干电池的内阻较小,当电流变化时,电压的变化可能较小。为了得到更加精确的测量结果, 作图时,电压轴的起点标度一般不从0 开始,应根据实验数据选择合适的起点标度。 水果电池的内阻较大,容易测量。但实验时,内阻会发生明显改变。测量应尽量迅速,在内阻发 生较大变化之前结束测量。
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】计算题【难度】★★★☆☆
知识梳理

原理:伏安法测电源电动势和内阻,由 U = E - Ir 线性关系得出。

作图法:作 U-I 图像,纵截距为 E,斜率绝对值为 r。

误差来源:电压表分流、电流表分压、电池极化(测量过程中内阻变化)。

考点52 伏安法测电池电动势和内阻
伏安法测电池电动势和内阻
例题6.利用如图所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
题图题图题图题图题图
【详解】(1)A C(2)如答图12-1 所示(3)如答图12-2 所示 (4)1.45(1.43~1.47 均可)0.83(0.80~0.86均可) (5)可以准确测出水果电池的电动势。 根据闭合电路欧姆定律有,变形可得 实验中,改变电阻箱的阻值R,可读出灵敏电流表相应的读数I,得到多组对应R、I 数据, 并画出图像。在图像中,图线的斜率,所以。
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】计算题【难度】★★★☆☆
变式训练7.在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,一位同学用合适的器材连接好实物后,准备闭合开关时的情况如图甲所示。
题图题图题图
【详解】(1)①滑动变阻器的滑片没有处于阻值最大处②电压表直接接在电源两端 (2)图像见图1.45(1.44~1.49 都可)0.75(0. 70 ~ 0.80 都可)
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】计算题【难度】★★★☆☆
变式训练8.用电流表和电压表测量电池的电动势和内阻的实验,供选用的器材有:
题图
【详解】(1)A C E(2)如图12-3-4 所示(3)电压表的分流作用 解:(1)由于流过电源的电流不宜过大,若电流过大,电源会出现严重的极化现象,电动势 和内阻都会有较大的变化,因此电流表应选0 ~ 0.6 A 量程,电源电动势只有1. 5 V,故电压 0 ~3 V 量程,为便于调节,滑动变阻器应选0 ~10Ω的。 (2)如图所示。 (3)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的,该实验中的系统误差是电压表的分流作 用造成电流表读数即测量值总是比干路中真实电流值小,造成E< E,r< r。 测真測真
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】计算题【难度】★★★☆☆
知识梳理

电路:电压表并在电池两端、电流表在干路中(安培表外接法/内接法两种接法需辨析)。

等效替代:用定值电阻代替滑动变阻器,便于多次测量取多点作图。

改进:用电压表与电流表互换位置可消除系统误差(视具体题目要求)。

考点53 其他方法测电池电动势和内阻
其他方法测电池电动势和内阻
例题9.某研究性学习小组利用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图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到
题图
【详解】解:由闭合电路欧姆定律可知,所以 其中直线的斜率即电动势E,纵轴截距的绝对值即内阻r。 由图像可知,当时,R =2Ω;当时,R =7.8Ω,代入上式得 E =2.9 V,r=0.9Ω。
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】填空题【难度】★★★☆☆
变式训练10.在测量电池的电动势和内阻的实验中:
题图
【详解】(1)1101.101.320(2)100.46(0.45~0.55 均可)
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】计算题【难度】★★★☆☆
变式训练11.实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务,被测电池的电动势约为1.5V,内阻约为。
题图题图题图题图题图题图
【详解】【答案】(1)①. 1.48②. 0.83③. E<E,r<r(2)C 测测 【小问1 详解】 ①[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 结合图像有 ②[3]将电压表与电源整体等效为一个新电源,如图所示 则电流表A 测的是流过新电源的干路电流,电压表V 测量的是新电源的路端电压,则有 所以有 【小问2 详解】 将电流表与电源整体作为一个新电源,实验测量的是新电源的电动势与内阻,由于电流表与 电源串联,可知,电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值大于真实值,则实线图像的斜 率的绝对值大于虚线图像斜率的绝对值,实线比虚线陡峭一些,虚线纵轴截距等于实线纵轴 截距,可知,第三个图像满足要求。 故
【来源】例题与变式·必修第三册·第三节 实验:电池电动势和内阻的测量【题型】计算题【难度】★★★☆☆
知识梳理

其他方法:安阻法(电压表 + 已知电阻)、半偏法、电势差计法等。

半偏法:保持电路总电流不变,调节电阻使电流表半偏,得电源内阻等于滑动变阻器阻值。

选择依据:看器材是否满足、误差大小、操作是否简便。