第2章 专题探究8 特殊方法测量电池电动势和内阻-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

专题探究8特殊方法测量电池电动势和内阻 黑题专题强化练 限时：45min 题型1伏阻法 线如图丙所示，图线的纵轴截距为a,斜率 1.(2023·湖北七校联盟期中)某物理实验小组 为k,则一块电芯的电动势￡= 看到某品牌发布一款新能源汽车，其中汽车电 r= 池采用的是刀片电池技术，整块电池铭牌如图 (4)利用图乙所示电路测得的电动势E测和内 甲所示.已知该车内的整块电池是由15块刀 阻r测与真实值Er和r真相比，E 片电池串联而成，其中一块刀片电池由8块电 E直「测 (均填“大于”“等于”或 芯串联而成现将一块刀片电池拆解出来，测 “小于”)r 量其中一块电芯的电动势E和内阻「，现有如 2.(2022·湖南长那中学二模节选)某实验小组 下器材：一个电阻箱、一个电压表、开关和若干 利用电压传感器（相当于理想电压表）和电阻 导线、一块电芯、坐标纸和刻度尺，电路图如图 箱研究电池组电动势和内阻及负载功率问 乙所示 题，已知定值电阻R,=1.02,实验电路图如图 ××汽车有很公司 制造 甲所示，改变电阻箱接入电路的阻值，获得多 签华型号 ××6470SI6HLV2乘坐人数5 制造年月 2021年03月 发动机排堂1498mL发功机型号×××472Q4 组电压U与电阻R的值根据P只在坐标 发动机最大净功率 78k 租动电机型子 TZ220XYE 纸上描出的P-R图像如图乙所示，发现当R= 驱动电机峰值功率 145kW 动力电池系统额定电压384V 1.52时，电阻箱的功率P达到最大值1.5W. 动力电池系统额定客堂47,7山 最大允许总质量 2165kg 定值电阻R。的作用是 可求出电池组电动势E,= V,内阻r= 2.(结果均保 留两位有效数字) 14/W 电压传感器 15 (1)根据汽车电池铭牌，一块电芯所带电量为 C. (2)为了更加精确地测量，图乙中电压表量程 题型2安阻法 应该接 (填“5”或“15”)V, 3.(2023·湖南岳阳一模)甲、乙、丙三位同学协 (3)某物理实验小组按图乙连接电路，闭合开 作测定某电池的电动势和内阻.他们设计的电 关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压 路原理图如图1，其中R为电阻箱，电流表A 的内阻为R=5.0.他们改变R的阻值，记下 表的相应读数化，利用测量数据，作号图 多组R和电流表示数。 必修第三册·JK黑白题076 根据这一原理，某同学设计如图乙所示电路， 150mA 测量某电源C的电动势为E.其中A为工作电 2 源，B为电动势恒定的标准电源，其电动势为 E.R1、R2为变阻箱，R为滑动变阻器，G为灵 敏电流计，S,、S,为单刀单掷开关，S,为单刀双 5 掷开关实验过程如下： 51015 图3 ①实验开始之前，将R,和R,的阻值限定在 甲同学以R作纵坐标，以/作横坐标作图处 10002到30002之间： 理数据：乙同学以(R+R,)为纵坐标，以I为 ②将S2置于1处，闭合开关S,、S2,通过调节 横坐标处理数据.他们在同一张坐标纸上画出 R,、R2,使R,阻值为0时，灵敏电流计G示数 的图如图2所示. 为0，记录此时的R,与R,的阻值，分别为 (1)由图2可知，甲同学绘制的是图线 R1校、R2校； ③将开关S,置于2处，保持通过R,、R2的电流 (填“a”或“b”),电源电动势为 不变，重复上述操作，使R的阻值为0时，灵 V,内阻为 2. 敏电流计G的示数为0，记录此时的R,与R (2)丙同学打算以号作纵坐标，以R作横坐 的数值，分别为R1测、R测 根据上述实验过程回答问题： 标，请根据(1)中计算的结果将丙同学所 (1)实验步骤①中，为保护灵敏电流计，开始 作图线在图3中画出。 时滑动变阻器触头应处在最 (填 (3)分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱 “左”或“右”)端， 的阻值R= Ω时，电阻箱消耗的 (2)在步骤③中，为保持实验过程中流过R 电功率最大 与R2的电流不变，调整R,、R,时需要使 4.(2023·广东珠海一中三模)电学实验中可将 R1测、R测与R轻、R2拉满足的关 电源E,与电源E,及灵敏电流计G连成如图 系是 甲所示电路，若灵敏电流计G示数为0，说明 (3)待测电源C的电动势E,= (用题 此时两电源的电动势相等。 中所给物理量符号表示). (4)若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电 源C的电动势E测量值相比于上述方案 结果 (填“偏大”“不变”或“偏 小”) 第二章黑白题077(2)闭合开关$前，应将滑动变阻器的滑片P移至最左端，保证开始 第7节实验：测量电池的电动势和内阻 时接入电路的滑动变阻器阻值最大，用以保护电路和仪器 白题基础过关练 (4)对图甲面言，根据闭合电路欧姆定律可得=- R 1.1。k-R,电流表A Ry 解析：根据闭合电路欧姆定律可得=E-(R+r), 可知，当1是零时Um=E·R,+R+r 由图可知，。为短路电流，则E=。, 对图乙而言.根据闭合电路做姆定律可得U=E-(R、+R。+r). 图像的斜率表示(R+r),则可解得r=-R2, 可知，当是零时，对应U2=E>甲，则可知标记为1的图线是采用 由已知条件可知，电动势约为3V,内阻约为20.而保护电阳阻R2为 实验电路乙测量得到的. 3 50,R,为10，则电路中最大电流1.“2+5+10A=0.176A (5)由于电源内阻与电流表内阻相差不大，但电源内阻远小于电压 故应选择电流表A 表内阻，则宜选用图甲所示电路 2.C解析：伏安法测电阻相对于电源米说采用电流表外接法，由于电 （6)图线1对应的心，和1，满足=B,山严R,+Rr E 压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等 E 于其实值，电源的-/图像如图所示 图线Ⅱ对应的U,和3满足U,=E· R、 1/W E U 因此可以解得R。+=气=。，期= -Ro 压轴桃战 2.(1)如图所示(25(3)R,R长 RR。 (4)偏大 由图像可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实 值，故C正确，ABD错误故选C 3.(1)AB(2)0.8076202.0(3)0解析：(1)从保护电路的 角度，调节电阻箱时，在调节到4.90前的电阻箱阻值应不低于 49.故选AB. (2)开关s与1接通时，有RR UU 所以R、=76且 解析：(1)根据图()，完成图(b)中的实物图连线，如答案图所示 开关s与2接通时，有U2=(R2+Ra),所以RA=080: (2)若将电流表改装为电压为2V的电压表，则中联的定值电阻为 开关S与1接通时.由附合电路欧姆定律￡=U1+H,(R,+R,r), Ro=- U: 开关s与2接通时，由闭合电路欧蝴定律E=+(元水民。r, IRo (3)由实验电路图和闭合电路欧姆定律可得E=R。++ R r 解得E=2.0V,r=20. (3)开关5接2时R%>K。=r,如图所示，由 整理可得，1Rr I E R E 电源输出功率与电路外电阻关系可知，当号 R%接近电源电动势，时，电源的输出功率 }女国像的斜水 最大，即当电阻箱阻值R=0Q时，电源的 0 11 输出功率最大 了像在广轴的藏距一”联立解得E R。-4 黑应用提优 R。 说E联立解得R 由E= 1.(1)如图所示(2)左(4)乙(5)甲(6)山1 -Ro (4)若电流表内阻不能忽路，则流经电源的电流将减小，干电池内阻 的测量值将偏大 专题探究8特殊方法测量电池电动势和内阻 黑题 专题强化做 1.(1)1431(2)5(3)4(4)小于小于 解析：(1)由题意可知，电路中的最大电流约为/= Ro+r+Rs 3 解析：(1)一块电芯所带电量为Q=47.7x360 15×8 C=1431C: 2+2+1A=06A. 因此电流表量程应选0~0.6A,电压表量程应选0-3V (2)一块电老的制定电压约为5=测V=32y, 参考答案与解析黑白题37 为了更加精确地测量，图乙中电压表量程应该接5V E,E (3)根据E=” （③)根据部分电路政姆定锋，有RgR+RgRR+R U E R E 可知.当清足R国+R=Re*R,有￡一 R通E 图线的纵轴截距为a,即a= E Ev EE. E (4)若考虑工作电源内阻，则 则=。斜率为=官，所以=专 R2发R1数+2投r'R2R得+R2m杆 因之前有R1霸+R测=R1段+R数： (4)如果考虑电压表的内阻 考虑到了工作电源内阻后，测有R1+R2w+r=R1验+Rz段r, E=(U.U 放整理后依旧为E,R 此时线织距表示亡后》.所以，小于B,西斜车不变级 故测量值不变. 距偏大，因此侧小于真 第8节 焦耳定律电路中的能量转化 2,定值电阻为保护电阻.防止回路电流过大损坏电源或其他设备 3.00.50 白题 基础过关练 解析：定值电阻为保护电阻，防止回路电流过大损坏电源或其他设 1.D R 2.A解析：根据U-1图线，电压相等时.电流和电阻成反比，则R: 备：电阻箱的功率为P=PR= (+R+)2(1+)2 R1=2.0:1,0=2:1,串联电路的特点是：电流处处相等，电功率和电 +R+2(r+R。) R 阻成正比，则把两电阻串联后接入电路，消耗功率P,:P,=R,: 可知当R=,+R。时，P有最大值。 尾，=2：1，并联电路的特点是：各部分电压相等，电功率和电阻成反 即r1=R-R。=0.500. 比，则并联后接人电路.消耗功率之比P八：P=R1:R,=1:2故答 E 最大功率P4(r+Ro) 案为A 3.ABD解析：A.在非纯电阻电路中，因为电流做功产生其他能量（如 得E,=2/P(r+R。)=30V 机减能、化学能等)，所以电功大于电热，则电功率大于热功率，有 3.(1)a1.510(2)见解析图(3)15 >PR.故A正确： 解析：(1)在闭合电路中，由闭合电路的欧姆定律有：E=(R+R、+), B.公式W=h可计算电路的总功的大小，适用于任何的电路：欧姆 整理得：R=E-(R,+r),(R+R,)=E-.则R-/图像的斜率绝对值 大于/(R+R,)-/图像的斜率绝对值，由图2可知，甲绘制的图线是 定佛 ?,只适用于纯电阻电路，由此推导得到的甲=P= a,由图2可知：E-100x103×(5.0+r)=0.E-150×103×r=0,解得： 适用于纯电阻电路，故B正确： E=1.5V,r=10: C,电功率越大，表示电流做功越快，但焦耳热Q■和还与时间有 关，所以电功率越大电路中产生的焦耳热不一定越多，故C错误： ②)在闭合电路中：+R,整理得：}=名R时，放 D.焦耳定律Q=:适用于任何电路中的焦耳热量的计算，故D正 R图像如图所示： 确.故选ABD 4.C5.C 20 6,D解析：A.手机电池不是纯电阻，则输出电流1，故A错误： 15 10----- B.因为充电宝的输出电压为，输出电流为1，故充电宝输出的电功 0 51015W2 率为1，故B错误：C.手机电池产生的焦耳热为Q=?m≠C ,放 (3)把电流表与电源整体当作等效电源，此时等效的内阻为'=r+ C错误：D.手机电池储存的化学能为E=h-户t,故D正确.放选D. R,=5;放当电阻箱阳值等于等效电源的内阻时电源输出功常最 黑题应用提优练 大，电阻箱功率最大，故此时电阻箱阻值为15. 1.C解析：由焦耳定律Q=产：结合题中图像可知，图像与时何轴所 E,(4)不变 4.()左(2)Rm+R周=R+R按(3R, 围成的而积与R的乘积等于电阻产生的热显故0-乙时间内定值 解析：(1)在开关闭合前，R接人的阻值应为最大，保护G,则触头应 ERT 在最左端。 电阻产生的热量为Q=2·2·后，R= 4 (2)改用待调电源替换标准电源的位置，其前提条件是工作电源A 后RT 所在电路电流/要保持不变，电源A的输出电压固定不变，采取的措 则一个周期内产生的热量为Q=20,=2,故选C 施是使R,?与R段的阻值之和为某一固定阻值，使R,舞和R舞的阻 2.A解析：ABC.该电池组最多可储存电能为￡=U做I做t=U做9a= 值之和也为该固定阻值 30x10x120W·h=36kW·h. 必修第三册·JK黑白题38