专题12.3 实验：电池电动势和内阻的测量-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019必修第三册）

专题12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 【人教版】 【题型1 实验原理与操作】 【题型2 数据处理与误差分析】 【题型3 实验目的的创新】 【题型4 实验器材的创新】 【题型5 实验原理的创新】 【题型6 数据处理的创新】 【题型7 多用电表测电阻】 【题型1 实验原理与操作】 【例1】为了测量一节干电池的电动势和内阻,某同学采用了伏安法,现备有下列器材: A.被测干电池一节 B.电流表1:量程为0~0.6 A,内阻r=0.3 Ω C.电流表2:量程为0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω D.电压表1:量程为0~3 V,内阻未知 E.电压表2:量程为0~15 V,内阻未知 F.滑动变阻器1:0~10 Ω,允许通过的最大电流为2 A G.滑动变阻器2:0~100 Ω,允许通过的最大电流为1 A H.开关、导线若干 在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差;在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 (1)在上述器材中请选择适当的器材:　　　　(填写选项前的字母)。  (2)实验电路图应选择下图中的　　　　(选填“甲”或“乙”)。  　　甲　　　　　　　　　乙　　　　　　　　　丙　 (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图象,则干电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。  【变式1-1】某物理兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材： A．电流表A1(量程3 mA，内阻为199 Ω) B．电流表A2(量程1 500 mA，内阻为1 Ω) C．电压表V(量程3 V，内阻很大) D．滑动变阻器R1(阻值范围0～5 Ω，额定电流2 A) E．滑动变阻器R2(阻值范围0～500 Ω，额定电流1 A) F．定值电阻R3＝1 Ω G．定值电阻R4＝1 kΩ 以及待测干电池，开关、导线若干。 同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的实验电路图。 (1)请根据电路图，将实物图中连线补充完整。 (2)该小组查阅资料知干电池的内阻约为3 Ω，为了尽量减小误差且方便操作，图中电流表应选择______(填“A1”或“A2”)，滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”)，定值电阻应选择________(填“R3”或“R4”)。 (3)同学们利用上述实验装置测得了多组实验数据，并将电流表的读数作为横坐标，电压表的读数作为纵坐标，选取合适的标度，绘制了如图丙所示的图线。则该小组同学测定的干电池电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(填含有a、b、c的表达式) 【变式1-2】在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路： 电压表V1(量程3 V，内阻约6 kΩ) 电压表V2(量程1 V，内阻约6 kΩ) 电流表A1(量程0.6 A，内阻约0.1 Ω) 电流表A2(量程2 mA，内阻约1 Ω) 滑动变阻器R1(最大阻值3 kΩ) 滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω) 定值电阻R3(阻值1 Ω) 开关，导线若干 (1)甲同学想要测量马铃薯电池的电动势(约1.0 V)和内阻(约500 Ω)。选用合适器材后，应选择最优电路________(填写参考电路对应的字母)进行测量。 (2)乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用合适器材后，应选择最优电路________(填写参考电路对应的字母)进行测量。 (3)乙同学将测得的数据在坐标纸上描点如图。请画出U－I图象，并求出电动势E为________ V，内阻r为________ Ω(小数点后保留两位)。 【变式1-3】用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干． 实验主要步骤： (ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； (ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I； (ⅲ)以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线(U、I都用国际单位)； (ⅳ)求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a. 回答下列问题： (1)电压表最好选用________；电流表最好选用______． A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ) B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω) D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω) (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________． A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱 B．两导线接在滑动变阻器金属杆