版选修3_1.doc

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1、1测定电池的电动势和内阻高考频度： 难易程度：某实验小组想通过实验测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：待测干电池 E（电动势约为 1.5 V，内阻约为 3 ）直流电流表 A1（量程 00.6 A，内阻约 0.5 ）直流电流表 A2（量程 03 A，内阻约 0.1 ）电压表 V1（量程 02 V，内阻约为 2 000 ）电压表 V2（量程 06 V，内阻约为 6 000 ）滑动变阻器 R1（最大电阻 20 ，额定电流 2 A）滑动变阻器 R2（最大电阻 200 ，额定电流 1 A）电阻箱 R3（最大电阻 99.9 ，额定电流 1 A）开关、导线若干（1）若用伏安法测电源的电动

2、势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调节，应选择的电流表是_，电压表是_，滑动变阻器是_。（2）请将图甲中实物连接成实验电路。（3）若用伏安法测电源电动势和内阻时，电流表现了故障，不能使用，实验小组如想方便且能较准确地进行测量，需将实验进行改进，只需去掉电流表，将上述器材中的_换成_即可。（4）请在图甲所示的方框中画出改进后的实验电路图。甲 乙2（5）实验小组在改进后的实验中得到了多组路端电压和外电阻的数据，对所得数据进行处理后，在坐标纸上作出了如图乙所示图线。由图线得出：干电池的电动势 E=_V，内阻 r=_。（结果保留两位有效数字）【参考答案】（1）A 1 V1 R1 （2）电路连接

3、如图 1 所示 （3） R1 R3 （4）如图 2 所示 （5）1.7 2.5【名师点睛】测量 E、 r 的几种方法与电路图主要仪器 原理 电路图电压表、电流表、滑动变阻器电流表、电阻箱电压表、电阻箱【知识补给】测定电源电动势和内阻的其他方法3电源的电动势和内阻测量方法一般为伏安法，另外还有以下几种方法：1安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为： E=I1（ R1+r），E=I2（ R2+r），由此可求出 E 和 r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大。2伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图乙所示，测量原理为： E=U1+ r， E=U2+ r，由此某同学到实

4、验室做“测电源电动势和内阻”的实验时，发现实验台上有以下器材：待测电源（电动势约为 4 V，内阻约为 2 ）一个阻值未知的电阻 R0电压表（内阻很大，有 5 V、15 V 两个量程）两块电流表（内阻约为 5 ，量程 500 mA）滑动变阻器 A（020 ，3 A）4滑动变阻器 B（0200 ，0.2 A）开关一个，导线若干该同学想在完成学生实验“测电源电动势和内阻”的同时测出定值电阻 R0的阻值，设计了如图所示的电路。实验时他用 U1、 U2、 I 分别表示电表 V1、V 2、A 的读数。在将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时，记录了 U1、 U2、 I 的一系列值。其后他在两张坐标纸上各作了一

5、个图线来处理实验数据，并计算了电源电动势、内阻以及定值电阻 R0的阻值。根据题中所给信息解答下列问题：（1）在电压表 V1接入电路时应选择的量程是_，滑动变阻器应选择_（填器材代号“A”或“B”）；（2）在坐标纸上作图线时，用来计算电源电动势和内阻的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用_、_表示；用来计算定值电阻 R0的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用_、_表示。（填“ U1、 U2、 I”或由它们组成的算式）（3）若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得的定值电阻 R0的值_（选填“大于”、“小于”或“等于”）其真实值。（ 2018湖北省黄冈市黄冈中学高三适应性考试） 在 学 习 了

6、“测 量 干 电 池 的 电 动 势 和内 阻 ”的 实 验 之 后 ， 同 学 们 发 现 有 多 种 测 定 干 电 池 的 电 动 势 和 内 阻 的 方 法 。（1）除待测干电池、导线、开关外，下面给出的四组器材中，能够通过测量多组数据得出干电池的电动势和内阻的是_。A一块电流表，一块电压表和一个滑动变阻器B一块电流表和一个变阻箱C一块电流表，一块电压表和一个定值电阻5D一块电压表和一个滑动变阻器（2）某兴趣小组在实验室选出一些器材，用如图所示的电路来测量定值电阻 Rx的阻值，同时测定干电池的电动势 E 和内阻 r。其操作步骤如下：将开关 S2拨向 a，闭合开关 S1，调节电阻箱 A

7、为适当阻值 R0，读出电压表的示数 U1；再将开关 S2拨向 b，保持电阻箱 A 的阻值 R0不变，调节电阻箱 B 的阻值，使得电压表的示数仍为 U1，记下此时电阻箱的阻值为 R1，则 Rx=_；继续调节电阻箱 B 为适当阻值 R2，读出电压表的示数 U2；根据前面的测量可得到干电池的电动势 E=_， r=_（用 U1、 U2、 R0、 R1、 R2表示）；由于电压表内阻不够大，导致电动势测量值比真实值_（选填“偏大”、“偏小”、“不变”），内阻测量值比真实值_（选填“偏大”、“偏小”、“不变”）。电池的内阻很小，不便于直接测量。某探究小组的同学将一只 2.5 的保护电阻 R0与电池串联后再用

8、电流表和电压表测电池的电动势和内阻，实验电路如图 1 所示。（1）按电路原理图把实物电路补画完整；（2）实验中测定出了下列数据：I/A 0.10 0.15 0.17 0.23 0.25 0.30U/V 1.20 1.10 1.00 0.80 1.00 0.60请根据数据在图 2 中坐标图上画出 IU 图象。连线时，有一组数据是弃之不用的，原因是 。6（3）由 IU 图象得出电池的电动势为 V，内阻为 。（2018河北省衡水中学高三二十模考试）（1）某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图所示，其中，虚线框内为用灵电流计 G 改装的电流表 A，V 为标准电压表， E

9、为待测电池组，S 为开关， R 为滑动变阻器， 是标称值为的定值电阻。已知灵敏电流计 G 的满偏电流 、内阻 ，若要改装后的电流表满偏电流为 ，应并联一只_ （保留 2 位有效数字）的定值电阻 。某次实验的数据如表所示：该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法（逐差法）计算出电池组的内阻 _ （保留 3 位有效数字）该小组在前面实验的基础上，为探究电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大，若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是_（填选项前的字母）A电压表内阻的

10、影响7B滑动变阻器的最大阻值偏小C 的实际阻值比计算值偏小D 的实际阻值比标称值偏大（2）某同学测量一个额定电压为 3 V，额定电流约为 的小灯泡的伏安特性曲线，选用下列实验器材进行实验，电路图如下图所示：A电源 E：电动势为 ，内阻不计；B电压表 V：量程为 ，内阻约为C电流表 A：量程为 ，内阻约为 ；D滑动变阻器器 ：最大阻值为 ，数额定电流为 ；E滑动变阻器器 ：最大阻值为 ，额定电流为 ：F开关 S，导线若干；若滑动变阻器 a 端与滑片 P 之间的电阻为 Rx，滑动变阻器的最大阻值为 ，若在该实验中分别接入滑动变阻器 R1， R2调整小灯泡两端的电压 U，则在额定电压范围内， U 随

11、 变化的图象可能正确的是_。用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势 E 和内阻 r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。A电压表 V1（量程 6 V、内阻很大）B电压表 V2（量程 3 V、内阻很大）C电流表 A（量程 3 A、内阻很小）D滑动变阻器 R（最大阻值 10 、额定电流 4 A）8E小灯泡（2 A、5 W）F电池组（电动势 E、内阻 r）G开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表 V1的示数增大，则电压表 V2的示数减小。（1）请将设计的实验电路图在虚线方框中补充完整_。（2）每 一 次 操 作 后 ， 同 时 记 录 电 流 表 A、 电

12、 压 表 V1和 电 压 表 V2的 示 数 ， 组 成 两 个 坐 标 点 （ I1， U1） 、 （ I1、 U2），标到 UI 坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图所示，则电池组的电动势 E=_V、内阻 r=_。（结果保留两位有效数字）（3）在 UI 坐标中两条图线在 P 点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为_。（2018广东省七校联合体高三第三次联考）某物理研究小组尝试利用一个电流计准确地测量一节干电池的电动势和内阻。已知干电池的电动势约为 1.5 V，内阻几欧姆，可利用的仪器有：A电流计 G（量程 Ig30 mA，内阻 Rg未知）B电阻箱 R（099.99 ）C定值电阻

13、箱 R0（ R030）D开关E导线若干回答下列问题：（1）该小组首先设计如图甲所示的电路图。闭合开关 S，将电阻的阻值调到 17.00 时9，电流计恰好满偏；将电阻的阻值调到 42.00 时，电流计指针指在如图乙所示位置，则电流计的读数为_mA。由以上数据可得到干电池电动势 E_V。（2）该小组发现图甲所示电路无法测量电源的内阻，原因是_。于是他们又设计了一个电路测量干电池的内阻，如图丙所示。（3）闭合开关 S，改变电阻箱的阻值 R，读出对应的电流计的读数 I，然后在图丁的坐标系中描出相应的点，并根据所描点的规律作出 的图线。（4）结合两个实验电路图的数据，可求出电流计电阻 Rg_，干电池内阻

14、 r_。【参考答案】（1） 5 V A （2） U1 I U1U2 I （3）大于（1）待测电动势 4 V，电压表的量程应选择 5 V，有利于读数减小误差，滑动变阻器调节范围较大且便于操作，应选择 020 的滑动变阻器 A；（2）计算电源电动势和内阻的图线应为路端电压 U1与干路电流 I 的关系图线，纵坐标的截距代表的是电源的电动势，直线的斜率代表的是电源的内阻的大小。计算定值电阻 的图线应为 两端的电压 与电流 I 的关系图线，直线的斜率代表的定值电阻 ；（3） 两端的电压 没有误差，电流表示数比 R0的实际电流偏小，故 的测量值偏大。10根据闭合回路欧姆定律可得： ， ，联立解得；若电压表

15、内阻不够大，则电阻箱 R 和内阻分压比实际的大，求出来的电动势偏小，内阻 （其中 ），电流偏大，则内阻偏小。（1）连线见解析 （2）图线见解析 数据存在严重错误 （3）1.50 0.50（1）对照电路图连线即可，要注意电表的极性，实物图连线如图甲所示。甲 乙（2）根据描点法作出 IU 图象，如图乙所示，有一组数据是弃之不用的，原因是数据存在严重错误（答误差大不得分）（ 3） UI 图 象 的 纵 轴 截 距 表 示 电 源 的 电 动 势 ， 故 E=1.50 V 内 阻 和 定 值 电 阻 之 和 等 于 图 线的 斜 率 ， 故 r+R0=U/I=3.0 ，所以 r=3 2.5 =0.50

16、 。（1）1.0 1.66 CD （2）B11（1）根据电流表的改装原理， 。借鉴“研究匀变速直线运行”实验中计算加速度的方法（逐差法），采用 1 与 5；2 与 6；3 与7；4 与 8；两两组合，由 E=U+I（ R0+r）得， U= I（ R0+r），故 ，采用 1与 5 时， ；采用 2 与 6 时， ；采用 3 与 7 时，；采用 4 与 8 时， ；则，代入数据解得：。越小时 R 并 越接近 R1，所即变阻器的输出电压 ，考虑电阻丝是圆形不是直线，所以 Ux 图象一定不能是线性关系，排除 C、D 选项，再根据上面分析可知，当变阻器的全电阻越小时线性越好，变阻器的输出电压越大，所以可

17、能符合实际的图象应是 B，故选 B。（1）电路图如图所示 （2）4.5 1.0 （3）0（1）伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接12入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过灯泡的电流，灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小；调节滑动变阻器时，电压表 V1的示数增大，则电压表 V2的示数减小，则测路端电压，V 2测灯泡两端电压，电路图如图所示。（2）电源的 UI 图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势 E=4.5 V，电源内阻。（3）由图乙所示图象可知，两图象的交点坐标，即灯泡电压 UL=2.5 V，此时电路电流 I=2.0A，电源电动势 E=Ir+UL+IR 滑 ，即 4.5 V=2.0 A1 +2.5 V+2.0 A R 滑 ，则 R 滑 =0。【名师点睛】电源的 UI 图象与纵轴的交点是电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻，求电源内阻时要注意看清楚纵轴坐标起点数据是多少，否则容易出错。【点睛】对电流表读数时要先确定其量程与分度值，然后根据指针位置读数，读数时视线要与刻度线垂直；根据图示电路图应用欧姆定律求出图象的函数表达式是求电源内阻与电流计内阻的前提与关键。