第4.3讲 测量电池电动势和内阻-2022-2023学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019必修第三册）

第4.3讲 测量电池电动势和内阻 ( 本资料涵盖习题类型： 教材同步课后练习 实验：测量电源电动势和内阻 误差分析 )【教材习题】P92，“练习与应用”第1题 根据图像可知，E=2.03V，r=（2.03-1.7）V/3.6A=0.09Ω [链接知识]测量电源电动势和内阻 【教材习题】P92，“练习与应用”第2题 （1） （2） I=U/R [链接知识]测量电源电动势和内阻 【教材习题】P92，“练习与应用”第3题 解析：（1）设电流表内阻rg，则路端电压U=I（R+rg），代入数据得表 R/KΩ 9 8 7 6 5 4 3 I/μA 92 102 115 131 152 180 220 U/V 0.837 0.826 0.817 0.799 0.775 0.738 0.682 ∴电动势E=0.95V，内阻r=0.95/（790×10-5）=1.2kΩ [链接知识] ( 精准变式题 ) 【变式1】用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有 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（0~20 Ω） D．变阻器R2（0~100 Ω） E．开关S，导线若干 （1）电压表选用________量程，电流表选用________量程，滑动变阻器选用________。（填器材前面的字母序号） （2）画出实验电路图。 （3）如图所示的U–I图上是由实验测得的7组数据点，请你完成图线，并由图线求出E=______V，r=_______Ω. （4）电动势的测量值与真实值相比_______，内阻的测量值与真实值相比_______。（均填“偏大”、“偏小”或“不变”） 【答案】（1）0~3 V 0~0.6 A C （2）如左图 （3）如右图 1.5 0.5 （4）偏小 偏小 【解析】 （1）电压表选用0~3 V量程，电流表选用0~0.6 A量程，滑动变阻器选用总阻值小的C。 （2）干电池电阻较小，电流表应接在电压表所在支路内侧。 （3）根据描出的点作U–I图象，可知电源的电动势E=1.5 V，内阻。 （4）由于电压表的分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，短路电流等于真实值，电源的U–I图象如图所示，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值也小于真实值。 【变式2】某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0(约为2kΩ)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA)。实验室备有如下器材： A．电压表V(量程3V，电阻RV约为4.0kΩ) B．电流表A1(量程100mA，电阻RA1约为5Ω) C．电流表A2(量程2mA，电阻RA2约为50Ω) D．滑动变阻器R1(0～40Ω，额定电流1A) E．电阻箱R2(0～999.9Ω) F．开关S一只、导线若干 (1)实验一：为了尽量准确测定电阻R0的阻值，小明设计了一电路，如图1所示为其对应的实物图，图中的电流表A应选__ ____(选填“A1”或“A2”)。请将实物连线补充完整__ ____。请判断用此电路测出来的R0较真实值相比__ ____(填“偏大”或“偏小”)。 (2)实验二：为测量锂电池的电动势E和内阻r ，某同学设计了如图2所示的电路图。求出与的关系式是______，根据测量数据作出图象，如图3所示。若该图线的斜率为k，纵轴截距为b，则该锂电池的电动势_____，内阻_____ (用k和b表示)。 【答案】（1）A2,如图，偏大（2）＝＋；E＝_；r＝_ 【解析】(1)电压表量程是3V，通过待测电阻的最大电流I＝＝＝0.0015A＝1.5mA，因此电流表应选A2；待测电阻R0阻值约为2kΩ，滑动变阻器R1与电阻箱R2最大阻值均小于待测电阻阻值，变阻器采用限流接法时待测电阻电压与电流变化范围较小，不能测多组实验数据，为测多组实验数据，减小实验误差，滑动变阻器应采用分压接法；＝＝40，＝＝2，>，电流表应该采用内接法，实物电路图如图所示．因为电流表内阻的分压作用，使电压表示数偏大，则由欧姆定律可知，测量出的电阻值偏大； （2）由图乙所示电路可知，E＝U＋Ir＝U＋r，则＝＋，因此图象的纵轴截距b＝，电动势E＝，图象的斜率k＝，则电源内阻r＝kE＝。 ( 教材知识链接 ) 测量电源电动势和内阻 原理：利用伏安法得到多组U-I数据，求平均值可得到电源的E和r，一般情况下，把得到的数据作出电源的U-I曲线，通过图像分析并求得对应得E和r。 注意事项： （1） 电池的选择:为使实验中U随I的变化明显，应选用内阻较大的电池，可以用旧些的干电池. （2）通电时间越短越好，读完数据立即切断电源，要特别注意测量时绝不允许负载短路. （3）