第四节 探究并测量电源电动势和内阻(课后练习）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版通用类）

一、实验题 1、实验小组要测定一个电池组的电动势E和内阻r，已知电池组的电动势约为4.5 V、内阻约几欧姆，可用的实验器材有： 待测电源(电动势约4.5 V，内阻约几欧姆)； 电压表V1(量程0～6 V)； 电压表V2(量程0～3 V)； 滑动变阻器R1(阻值0～5.0 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，设计了如图所示的电路，M、N分别是电压表________、________，P、Q分别是滑动变阻器________、________。(填器材对应符号) (2)按照电路将器材连接好，先将P、Q均调节到最大值，闭合开关S，然后____________________(填写对应的实验操作过程)，依次记录M、N的示数。 (3)根据记录的M、N的数据作出MN图象，由MN图象得到电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果保留两位有效数字) 【答案】　(1)V1　V2　R2　R1(2)保持Q不动，不断调节P　(3)4.5(4.4、4.6也正确)　2.0(1.9、2.1也正确) 【解析】　(1)由电路图可知电压表M测量P、Q的总电压，电压表N测量Q的电压，故M为大量程的电压表V1，N为小量程的电压表V2，根据部分电路欧姆定律可知P为阻值范围较大的滑动变阻器R2，Q为阻值范围较小的滑动变阻器R1。 (2)按照电路将器材连接好，先将P、Q均调节到最大值，闭合开关S，然后保持Q不动，不断调节P，同时依次记录M、N的示数。 (3)设M的示数为U1，N的示数为U2，根据闭合电路欧姆定律可知：E＝U1＋U2R1r， 整理可以得到：U1＝E－U2R1r 将U1＝4.0 V、U2＝1.25 V和U1＝3.5 V、U2＝2.5 V两组数据代入式中并整理可以得到：E＝4.5 V，r＝2.0 Ω。 2、某同学利用以下器材测量一节干电池的电动势和内电阻，实验原理电路图如图甲所示。 电压表：V(量程3 V，内阻RV＝10 kΩ) 电流表：G(量程3 mA，内阻Rg＝100 Ω) 滑动变阻器：R(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A) 定值电阻：R0＝0.5 Ω 开关S和导线。 (1)该同学将电流表G与定值电阻R0并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是________ A。(结果保留一位有效数字) (2)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标，绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E＝________ V，电源的内阻r＝________ Ω。(结果均保留两位小数) 【答案】　(1)0.6　(2)1.48　0.84 【解析】　(1)改装后的电流表量程：I＝Ig＋IgRgR0＝0.003 A＋0.003×1000.5 A＝0.603 A≈0.6 A。 (2)由(1)可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍，故U＝E－200Ir，图线纵轴上的截距等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为：E＝1.48 V；图线的斜率大小k＝200r，则电源的内阻为：r＝1.48－1.062.5×10－3×200 Ω＝0.84 Ω。 二、实验设计的创新 3、设计本实验时，还可有以下两种思路 (1)利用电流表(或电压表)和电阻箱，改变电阻箱的阻值，测出对应的电流(或电压)，由闭合电路欧姆定律列式求解或作出相关量间的关系图象，利用截距、斜率求解． (2)利用电阻箱和数据采集系统获取相关数据，或给出图象，利用闭合电路欧姆定律导出有关量间函数关系，由图象截距、斜率求解．无论实验如何设计，给出哪两个量的关系图象，都是利用闭合电路欧姆定律，进行相关的推导，找出其函数关系，从而求得电动势和内阻． 2．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＋U1R1r，E＝U2＋U2R2r，由此可求出E和r，此种方法测得的电动势和内阻均偏小． (3)粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U＝ERVRV＋r≈E，需满足RV≫r. (4)双伏法：用两个电压表可测得电 源的电动势，电路如图所示．测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，E＝U1＋U2＋U1RVr，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U′1，此时E＝U′1＋U′1RVr，解方程组可求得E和r. 4、一同学测量某干电池的电动势