第8章 实验12 测量电源的电动势和内阻(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

　测量电源的电动势和内阻 (对应学生用书第213页) 教材原型实验　 (对应学生用书第214页) 　实验电路设计与器材选取 1．实验电路的选择 干电池的内阻很小，电流表应相对电源外接。 2．实验仪器的选择 (1)干电池的电动势大约为1.5 V，电压表应选择量程 3 V。 (2)滑动变阻器的选择要注意保证实验的安全性及方便调节等问题。 [题组训练] 1．(2022·南京三模)实验小组要测定一个电源的电动势E和内阻r，已知电源的电动势约为5.0 V、内阻约为几欧姆，可用的实验器材有：待测电源；电压表V1(量程0～6 V)；电压表V2(量程0～3 V)；定值电阻R1(阻值5.0 Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～15.0 Ω)；开关S一个，导线若干。 (1)实验小组的某同学利用以上器材，设计了如图甲所示的电路，M、N是电压表，则电压表M应是________(选填“V1”或“V2”)，P、Q分别是定值电阻R1或滑动变阻器R2，则P应是________(选填“R1”或“R2”)。 甲　　　　　　　　　乙 (2)按照电路将器材连接好，先将滑动变阻器调节到最大值，闭合开关S，然后调节滑动变阻器的阻值，依次记录M、N的示数UM、UN。根据UM、UN数据作出UM-UN的关系图像，如图乙所示，由图像得到电源的电动势E＝_______ V，内阻r＝_______ Ω。(均保留两位有效数字) [解析]　(1)M的读数是P、Q之和，且N也是电压表，所以M的量程应比N大，M选V1；N和Q并联的目的实际是确定电流，所以P选R2。 (2)根据闭合电路欧姆定律可知UM＋r＝E，UM＝－UN＋E，所以|k|＝，b＝E，结合图像数据可求出r＝R1＝2.0 Ω，E＝4.5 V。 [答案]　 (1)V1　R2　 (2) 4.5±0.1　2.0±0.1 2．要精确测量一个直流电源的电动势和内阻，有下列实验器材可供选择： A．待测电源(电动势约为4.5 V，内阻约为2 Ω) B．电流表A(量程为0.6 A，内阻为1 Ω) C．电压表V1(量程为15 V，内阻为3 kΩ) D．电压表V2(量程为3 V，内阻为2 kΩ) E．定值电阻R1＝500 Ω F．定值电阻R2＝1 000 Ω G．滑动变阻器R(阻值范围为0～20 Ω) H．开关及导线若干 (1)该实验中电压表应选________，定值电阻应选________(均选填器材前面的序号)。 (2)在方框中画出实验电路图。 [解析]　(1)待测电源的电动势约为4.5 V，用量程为15 V的电压表V1读数误差较大，选用量程为3 V的电压表V2，需串联电阻扩大电压表V2的量程，串联的定值电阻R＝RV＝1 000 Ω，故电压表应选D，定值电阻应选F。 (2)如图所示。 甲　　　　　　　　　　　乙 [答案]　(1)D　F　(2)见解析图 　实验数据处理与分析 1．计算方法 解方程组⇒⇒求平均值 2．图像法：画出电源的U-I图像，如图所示， 由U＝－rI＋E⇒ (1)图线与纵轴交点为E (2)图线斜率的绝对值表示r＝ [题组训练] 1．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中： (1)按图甲所示的实验电路，用笔画线代替导线把图乙中的实物电路连接完整。 　　　　　　　　　甲　　　　　　乙　　　　　　　丙 (2)图丙是根据实验数据作出的U-I图像，由图可知，电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。 [解析]　(1)实验电路图如图所示。 (2)由题图丙可知，电源的U-I图像与纵轴交点的纵坐标值是1.5，则电源电动势E＝1.5 V，电源内阻r＝＝ Ω＝1 Ω。 [答案]　(1)见解析图　(2)1.5　1 2．(2022·南京模拟)某实验小组通过实验探究“电源输出功率P跟电源内电阻和负载的关系，以及在什么情况下电源输出功率最大”。实验室提供下列器材： A．干电池两节； B．定值电阻R0(5 Ω)； C．电阻箱R(0～99.9 Ω)； D．电压表(0～3 V，内阻约为5 kΩ)； E．电流表(0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)； F．开关1只，足量导线。 (1)为了让实验效果明显，将R0与两节干电池串联在一起当作“等效电源”。请根据实验要求设计好实验电路图并画在虚线框中。 (2)按电路图连接实际电路。逐次调节电阻箱R，记录每个测试点的U、I并算出P值(如表所示)，根据表中数据绘出U-I图线(如图1所示)，则等效电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。 图1 R(Ω) 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 13.0 20.0 24.0 I(A) 0.40 0.30 0.26 0.22 0.19 0.14 0.11 0.10 U(V)