(配套教参)实验特训9 测定电源的电动势和内阻-【精彩三年·高考尖峰】2024高考总复习物理一轮复习基础拓展训练教师用书word+课件PPT（浙江专用）

实验特训9　测定电源的电动势和内阻 (见学生用书P391) 1. 某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻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．滑动变阻器R1(20 Ω，1 A)； D．滑动变阻器R2(1 000 Ω，0.1 A)； E．电阻箱R(0～999.9 Ω)； F．开关和导线若干。 (1)实验中电压表应选用的量程为__0～3_V__(填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量程为__0～0.6_A__(填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，滑动变阻器应选用__R1__(填“R1”或“R2”)。 (2)根据实验要求在虚线框中画出电路图。 【答案】 (2)见解析图 (3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图所示，由图像可知该电池的电动势E＝__1.5__V，内阻r＝__2.5__Ω。 【解析】 (1)干电池的电动势为1.5 V，故电压表应选用的量程为0～3 V。由题图可知，实验中所测电流小于0.2 A，故电流表应选用的量程为0～0.6 A。滑动变阻器R2的最大阻值过大，不利于调节控制电流，且额定电流不符合实验要求，故滑动变阻器应选用R1。 (2)由于电流表内阻未知，且其内阻和干电池内阻相比不可忽略，为尽量减小系统误差，电流表应采用相对电源外接法，电路图如图所示。 (3)U——I图像的纵截距表示电动势E，斜率的绝对值表示内阻r，即E＝1.5 V、r＝ Ω＝2.5 Ω。 2．用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内阻(约为1 Ω)。其中R为电阻箱，电流表的内阻约为0.1 Ω，电压表的内阻约为3 kΩ。 甲　　　　　　　　乙 图1 (1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内阻r，所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势E′和内阻r′。若电流表内阻用RA表示，请你用E、r和RA表示出E′、r′：E′＝__E__、r′＝__r＋RA__。 图2 (2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内阻引起的实验误差。在图3中，实线是根据实验数据(图甲：U＝IR，图乙：I＝)描点作图得到的U——I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U——I图像(没有电表内阻影响的理想情况)。在图中，对应图甲电路分析的U——I图像是__C__；对应图乙电路分析的U——I图像是__A__。 　 　A.　　　　 B.　　　　C.　　　　D. 图3 (3)综合上述分析，为了减小由电表内阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的__乙__(填“甲”或“乙”)实验。 【解析】 (1)因电源电动势等于外电路断路时的路端电压，可知“等效电源”的电动势E′＝E，内阻 r′＝r＋RA。 (2)U——I图像在U轴上的截距为电动势，斜率的绝对值大小等于内阻。因甲电路中测得的电动势与准确值相等，而内阻测量值比真实值偏大，则在题图3中，对应图甲电路分析的U——I图像是C；而在乙电路中，电动势的测量值E′＝<E，内阻r′＝<r，即电动势和内阻的测量值均偏小，则对应图乙电路分析的U——I图像是A。 (3)综合上述分析，因电流表的内阻RA与电源内阻大致相当，而电压表的内阻远大于电源内阻，可知图乙电路测量的误差较小，则为了减小由电表内阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的乙电路。 3．2023·普陀三中模拟现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有：电流表A，内阻很小；5个阻值均为R的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5；开关S；一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干。某同学设计的测量电路如图甲所示。 甲　　　　　　　　　　　　乙 (1)按图甲在实物图乙中画出连线。 【答案】 (1)见解析图 (2)测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串联接入电路，记录对应的电流表的示数I和连入电路中的电阻数目n，则电流I与电阻数目n的关系为＝__·n＋__(用题中所给字母R、n、E、r表示)。 (3)以电流I的倒数为纵轴，电阻数目n为横轴画出——n图线，若图线的斜率为k，纵截距为b，则电源的电动势E＝____，内阻r＝____。(用题中所给字母k、b、R表示) (4)由于在本题中没有考虑电流表内阻的影响，导致E测__＝__E真，r测__>__r真。(以上两空均填“>”“＝”或“<”) 【解析】 (1)根据题图甲，实物连线如图所示。 (2)根据闭合电路欧姆定律有E＝I(nR＋r)，经数学变换得＝·n＋。 (3)由(2)问结合题意有k＝、b＝，联立解得E＝、r＝。 (4)若考虑电流表内阻的影响，则有E＝I(nR＋r＋RA)，即＝·n＋，由此可知E测＝E真、r测>r真。 4．2023·台州中学模拟将锌、铜两电极插入某水果中，可制成电动势大约为1 V的水