第八章 实验十一 测定电源的电动势和内阻 [实验探究课]
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1.导学号：82210784(2019·北京模拟)某兴趣小组探究用不同方法测定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．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B．一个伏特表和多个定值电阻 C．一个安培表和一个电阻箱 D．两个安培表和一个滑动变阻器
解析 A选项属于伏安法测定干电池的电动势和内阻的实验器材，A项正确；由U＝EU
－r，B项正确；由E＝I(R＋r)，C项正确；因不能读出滑动变阻器的阻值，D项错误。 R
答案 D
2．(2018·西安模拟)用如图实Ⅺ－8所示的电路测定电池的电动势和内阻，由于电表内阻的影响，关于电动势的真实值E0与测量值E及电池内阻的真实值r0与内阻的测量值r的说法正确的是
图实Ⅺ－8
A．E0＞E，r0＞r B．E0＝E，r0＜r C．E0＝E，r0＞r D．E0＜E，r0＜r
解析 解法一 设(U1，I1)、(U2，I2)为两组测量值，由闭合电路的欧姆定律得关于E和r测量值的方程为
E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r， 解方程组得
1
E＝
U1I2－I1U2U1－U2
，r＝。
I2－I1I2－I1
考虑到电流表的分压作用，由闭合电路的欧姆定律可知 E0＝U1＋I1(r0＋RA)，E0＝U2＋I2(r0＋RA)， 求得准确值
U1I2－U2I1U1－U2
E0＝，r0＝－RA。
I2－I1I2－I1比较两种情况下的最终表达式可以看出 E0＝E，r＞r0 正确选项应为B。
解法二 误差结果还可用图像来分析。由实验测得的数据做出如图中的(a)，考虑到电流表的分压，得到的图像应是图中的(b)，则E0＝E，r＞r0。
答案 见解析
3.导学号：82210785用伏安法测量一电池的内阻。已知该待测电池的电动势E约为9 V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50 mA。可选用的实验器材有：
电压表V1(量程5 V)；电压表V2(量程10 V)； 电流表A1(量程50 mA)；电流表A2(量程100 mA)； 滑动变阻器R(最大电阻300 Ω)；
1
阻值为200 Ω，额定功率为 W?； 定值电阻R1?8??定值电阻R2(阻值为200 Ω，额定功率为1 W)； 开关S；导线若干。
测量数据如坐标纸上U-I图线所示。
图实Ⅺ－9
2
(1)在虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号。
(2)
在
设
计
的电
路
中
，
选择
定
值
电
阻的
根
据
是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (3)由U-I图线求得待测电池的内阻为________ Ω。
(4)在你设计的实验电路中，产生系统误差的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 解析 (1)由于题目中电流表和电压表的电阻未知，所以电路设计为图甲或图乙均可。
(2)由于电池允许通过的最大电流为50 mA，所以电路中需串联定值电阻R1或R2作为保护电阻，且最大功率为P＝I2R＝0.052×200 W＝0.5 W，故定值电阻应选R2。
(3)U-I图像的斜率的绝对值即为电池的内阻。
(4)图甲中电压表会造成分流而引起误差；图乙中电流表会造成分压而引起误差。 答案 (1)见解析
1
(2)定值电阻在电路中消耗的功率会超过 W，R2的功率满足实验要求
8(3)51.0(49.0～53.0均可) (4)见解析
4．(2018·开封模拟)利用如图实Ⅺ－10所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势。图中Ex为待测电源，ES为标准电源(电动势ES已准确测出)，E为工作电源，为电路提供电流。G为零刻度在中央的灵敏电流计，AB为一根粗细均匀的电阻丝，C、D为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺(图中未画出)，可以测出C、D之间的长度。实验步骤如下：
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图实Ⅺ－10
(1)按图连接好电路，让K1处于断开状态，K2处于两个触点都不接的状态。导学号：82210786
(2)先闭合K1，调整RP至合适位置。
(3)将K2掷于1位置，调整C、D触头使电流计指针指向零刻度，记下____________。 (4)将K2掷于2位置，重新调整C、D位置，使________________________，并记下____________。
(5)断开K1，计算待测电源的电动势的表达式为Ex＝________。 解析 (3)由题意知应记下C、D间的长度L1。
(4)使电流计指针指向零刻度，并记下此时C、D间的长度L2。
LESExESExL2(5)根据电阻定律R＝ρ，由电路特点可得I＝＝，联立可得＝，Ex＝ES。
SR1R2L1L2L1L2答案 (3)C、D间的长度L1 (4)电流计指针指向零刻度 C、D间的长度L2 (5)ES
L15.导学号：82210787(2018·四川模拟)某实验小组正在测定一节新型电池的电动势和内阻，已知该电池的电动势约为4 V，内阻很小，现要选取一个定值电阻R0当作保护电阻，同时还可以等效到电源内以增大电源的内阻。
(1)如果要准确测定R0的阻值，在操作台上准备了如下实验器材： A．电压表V(量程4 V，电阻约为4 kΩ) B．电流表A(量程1 A，内阻很小) C．定值电阻R1(阻值约2 Ω) D．定值电阻R2(阻值约10 Ω)
E．滑动变阻器R3(0～10 Ω，允许通过的最大电流为1 A) F．开关S一个，导线若干
根据上述器材，小组的一位成员，设计了如图实Ⅺ－11甲所示的电路原理图，所选取的相应器材(电源用待测的新型电池)均标在图上，应把R1、R2中的________选为待测电阻R0；其实验电路图中有什么不妥之处，你认为应该怎样调整？
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________________________________________________________________________。
图实Ⅺ－11
(2)为了测量该新型电池的电动势和内阻，试在图实Ⅺ－11乙中将所选器材进行连接(用笔画线表示导线)。根据实验记录，做出的U-I图线如图实Ⅺ－11丙所示，从中可以求出待测新型电池的内阻与定值电阻的总阻值为________ Ω，电池电动势为________ V。
解析 (1)该新型电池内阻很小，要把保护电阻等效到电源内阻中去，故应选用阻值较小的定值电阻；定值电阻R1的阻值和电流表的内阻都比较小，而R1的电阻远小于电压表内阻，故应采用电流表外接法。
(2)电路连接时电表的正、负接线柱不能接错，因为新型电池电动势约为4 V，考虑保护电阻分压，当滑动变阻器连入电路的阻值达到10 Ω时，电压表两端电压约为3.3 V，滑动变阻器连入电路的电阻为2 Ω时，电流表的电流约为1 A，电压表和电流表均符合要求；
?ΔU?由U-I图像可读出电池电动势为3.90 V，路端电压为1.50 V时的电流为0.96 A，则r′＝??
?ΔI?
3.90－1.50＝ Ω＝2.5 Ω。
0.96
答案 (1)R1 电流表改为外接法
(2)如图所示 2.5(2.46～2.54均可) 3.90(3.88～3.92均可)
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2019高考物理一轮复习课时作业实验11测定电源的电动势和内阻
