【物理】2018届一轮复习人教版第七章实验12测定电池的电动势和内阻学案

【物理】2018届一轮复习人教版第七章实验12测定电池的电动势和内阻学案

知识内容 必考要求 加试要求 实验12：测定电池的电动势和内阻 ‎√‎ ‎1．实验原理 ‎(1)实验依据：闭合电路欧姆定律．‎ ‎(2)E和r的求解：由U＝E－Ir得，解得E、r.‎ ‎(3)用作图法处理数据，如图1所示． ‎ ‎①图线与纵轴交点为E；‎ ‎②图线与横轴交点为I短＝；‎ ‎③图线的斜率表示r＝||. 图1‎ ‎2．实验器材 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．‎ ‎3．基本操作 ‎(1)电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按实验原理图连接好电路．‎ ‎(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端．‎ ‎(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中．‎ ‎(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．‎ ‎1．实验数据求E、r的处理方法 ‎(1)列多个方程组求解，再求E、r的平均值．‎ ‎(2)图象法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建坐标系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.‎ ‎2．注意事项 ‎(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．‎ ‎(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快．‎ ‎(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．‎ ‎(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝||确定．‎ ‎(5)电流表要内接(因为r很小)．‎ ‎3．误差来源 ‎(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确．‎ ‎(2)系统误差：电压表分流． ‎ 命题点一　教材原型实验 例1　某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有：‎ A．电压表 V：0～3 V～15 V B．电流表 A：0～0.6 A～3 A C．变阻器R1：(20 Ω，1 A)‎ D．变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A)‎ E．开关S和导线若干 ‎(1)实验中电压表应选用的量程为________(填“0～3 V”或“0～15 V”)；电流表应选用的量程为________(填“0～0.6 A”或“0～3 A”)；变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)实验测得的6组数据已在U－I图中标出，如图2所示．请你根据数据点位置完成U－I图线，并由图线求出该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ 图2‎ ‎ 解析　(1)电源为一节干电池，电动势约为1.5 V，所以电压表选用量程为0～3 V；电流表选用0～0.6 A；一节干电池的内阻很小，为了便于操作，变阻器选择R1.‎ ‎(2)将U－I图象中的点用一条直线连接，与纵轴交点约为1.5 V，所以电动势E＝1.5 V；内阻等于直线的斜率的绝对值，约为0.48 Ω～0.53 Ω.‎ 答案　(1)0～3 V　0～0.6 A　R1　(2)见解析 ‎ 题组阶梯突破 ‎1．用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用：‎ A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A ‎(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均填仪器的字母代号)‎ ‎(2)图3为正确选择仪器后，连好的部分电路．为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)．‎ 图3‎ 答案　(1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h 解析　(1)因三节干电池的电动势约为4.5 V，故电压表应选D；因干电池放电电流不宜超过0.5 A，故电流表应选A；由电压表和电流表的测量范围可知滑动变阻器选用F即可．‎ ‎(2)本实验的实验电路应如图所示．‎ 为了连接成如图所示的实验电路，还需要用导线将a与d，c与g，f与h相连. ‎ ‎2．(1)用电压表、电流表测定电池的电动势和内阻实验．采用的是电路图________．‎ ‎(2)根据图4所示图线得到电源电动势的大小是______V，内阻是________Ω(结果保留两位小数)．‎ 图4‎ 答案　(1)D　(2)1.44(1.43～1.44)　0.92(0.89～0.92)‎ ‎3．在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”实验中，某同学测得了七组数据(‎ 如下表).‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ U/V ‎1.22‎ ‎1.02‎ ‎0.88‎ ‎0.60‎ ‎0.63‎ ‎0.51‎ ‎0.48‎ I/A ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.7‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎(1)根据表中实验数据在图5中已描好点，试作出U－I图线；‎ 图5‎ 从图线中得出，电源电动势E＝________V，内电阻r＝______Ω.‎ ‎(2)若一位同学未画出图线，只选用其中两组U和I的数据，根据公式E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，则他选用其中第______组和第______组数据时算得的结果误差较大．‎ 答案　(1)见解析图　1.6　1.45　(2)4　7‎ 解析　(1)根据坐标系内描出的点作出图象如图所示：‎ 由图示图象可知，电源的U－I图线与纵轴交点坐标值为1.6，则电源电动势为：E＝1.6 V，‎ 电源内阻：r＝||＝ Ω≈1.45 Ω；‎ ‎(2)由图示图象可知，第4组与第7组实验数据偏离图线最远，应用这两组数据列方程求出的电动势与内阻误差较大．‎ 命题点二　拓展创新实验 例2　在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：‎ A．待测的干电池 B．电流传感器1‎ C．电流传感器2‎ D．滑动变阻器R(0～20 Ω，2 A)‎ E．定值电阻R0(2 000 Ω)‎ F．开关和导线若干 某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图6甲所示的电路来完成实验．‎ 图6‎ ‎(1)在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则电流传感器1的示数将______(选填“变大”或“变小”)．‎ ‎(2)图乙为该同学利用测出的实验数据绘出的I1－I2图线(I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值)，则由图线可得被测电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω.‎ ‎(3)若将图线的纵坐标改为_________，则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小．‎ 解析　(1)滑动变阻器在电路中应起到调节电流的作用，滑片P向右滑动时 R值减小，电流传感器2的示数变大，电流传感器1的示数变小．‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律可得：I1R0＝E－I2r 变形得：I1＝－；‎ 由数学知识可得：图象中的|k|＝；b＝；‎ 由图可知：b＝1.50×10－3 A；|k|＝×10－3＝1×10－3；解得：E＝3.00 V，r＝2.00 Ω ‎；‎ ‎(3)若图象纵坐标改为路端电压，即I1R0，则图线与纵坐标轴的交点即可表示为电源的电动势．‎ 答案　(1)变小　(2)3.00　2.00　(3)I1R0‎ 题组阶梯突破 ‎4．(1)伏安法测电源的电动势和内阻的实验原理是____________．‎ ‎(2)某同学设计如图7所示电路测量电源的电动势和内阻，其中电流表内阻为RA.实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)‎ ‎(3)根据实验数据描点，绘出的－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝____，内阻r＝____.(用k、b和RA表示)‎ 图7‎ 答案　 (1)闭合电路欧姆定律　(2)最大值　(3)　－RA 解析　(1)伏安法测电源的电动势和内阻实验中采用的实验原理为闭合电路欧姆定律；‎ ‎(2)电路为限流接法，开始时应让电流最小，然后再逐渐增大，故开始时电阻箱阻值应调到最大值处；‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律可得：I＝ 变形可得：＝＋ 由函数知识可知：图象的斜率k＝，故E＝；‎ 图象与纵坐标的交点b＝，故r＝－RA.‎