第八讲 测电源电动势和内阻类实验 讲义 -2027届高考物理二轮复习
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内容正文:
第八讲 测电源的电动势和内阻实验
(一)伏安法
1. E=U+Ir
内容
并联等效电源
串联等效电源
变型式
E=U+Ir变型推出:U=E-Ir
电路图(甲、丙)和U-I图(乙、丁)
误差分析
E测=E真<E真,r测=<r真
E测=E真,r测=r+RA>r真
数据处理
(1)I =0时,U=E,即纵轴截距等于电源的电动势E
(2)U =0时,,即横轴截距为短路电流I短(注:纵坐标原点是否零)
(3)图线斜率k的绝对值等于电源的内阻,
【典例1】(2026·安徽合肥·模拟预测)小明计划利用压敏电阻设计一个测力计,实验室可供选择的器材如下:
A.两节规格相同的干电池(电动势、内阻均未知); B.电流表(量程为,内阻为);
C.电流表(量程为,内阻为); D.电压表(量程为,内阻为);
E.滑动变阻器(最大阻值,额定电流); F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流);
G.电阻箱(); H.压敏电阻,其阻值随所加压力大小变化的图像如图丁所示;
I.开关及导线若干。
(1)测量一节干电池的电动势和内阻,为使测量结果尽可能准确,本实验采用如图甲所示的电路,滑动变阻器应选_________(选填“E”或“F”)。电流表应选择_______(选填B或C)
(2)根据实验中电压表和电流表的示数得到如图乙所示的图像,则该干电池的电动势,内阻_________。
(3)将压敏电阻设计成量程为的测力计,需将压敏电阻与上述两节干电池、电流表、电阻箱串联成如图丙所示的电路,图丁为压敏电阻随压力大小变化的关系图像。闭合开关,调节电阻箱的阻值,使压敏电阻所受压力大小为时电流表指针满偏,此后保持电阻箱接入电路的阻值不变,则使用该测力计时,电阻箱的电阻和电源内阻的总阻值_______,通过电流表的电流随压力大小变化的关系式为:________(除外其余物理量均带入数值且默认国际单位制单位SI)。
【答案】 (1) E B (2) (3)
【详解】(1)[1]测量干电池电动势和内阻时,干电池内阻较小,为使电压表示数变化明显且调节方便,选用总阻值较小的滑动变阻器。
故选E。
[2]两节干电池总电动势约,电流表(量程为,内阻为),即使外电路短路,电流也仅约,远小于且量程不符实验常用范围。选电流表(量程为,内阻为),结合滑动变阻器,电流可在左右变化,满足实验要求。
故选B。
(2)根据闭合电路欧姆定律可得
图乙直线斜率的绝对值为
已知电流表内阻
所以
(3)[1]由图丁可得,压敏电阻阻值与压力的关系为
当时,有
两节干电池总电动势为
电流表满偏电流为
根据闭合电路欧姆定律可得
代入可得
[2]保持电阻箱阻值不变,总电阻为
则电流为
练习1.(2026·河北·模拟预测)某实验小组为测量一节旧手机电池的电动势和内阻,可利用的器材如下:
a、待测电池(标称,内阻小于) b、电压表
c、电流表 d、定值电阻
e、滑动变阻器 f、滑动变阻器
g、开关S、导线若干
(1)他们设计了如图甲所示的电路。为了提高测量精度,电路图中滑动变阻器应选_______(填“e”或“f”);
(2)实验中得到图像如图乙所示,则可求出电动势________,内阻________(结果均保留2位小数);
(3)本实验电动势和内阻的测量误差是由于________(填“电压表”或“电流表”)引起的;
(4)该小组同学通过查阅资料设计了图丙所示的实验,其中为灵敏电流计,为另一个电源,其电动势和内阻均未知。他们闭合开关、,调节和,使灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;改变的阻值,仍使灵敏电流计的示数为零,读出多组电流表和电压表的示数,再次用对应的数据在图乙中作出图像,则本实验中电动势和内阻的测量误差是由于哪个电表引起的________。
A.电压表 B.电流表
C.灵敏电流计 D.所有电表均无影响
【答案】(1)e (2) 3.60 0.17 (3)电压表 (4)D
【详解】(1)本实验中电源内阻较小,电动势不大,选择阻值较小的滑动变阻器调节更方便,测量精度更高,故选e。
(2)[1]根据闭合电路欧姆定律,甲图电路满足
整理得
图像的纵截距等于电动势,由图乙可得截距为
即
[2]图像斜率的绝对值
计算得
已知,因此。
(3)甲图电路中,电压表存在分流作用,电流表读数小于干路的真实电流,因此误差来源于电压表的分流。
(4)图丙为补偿法电路,当灵敏电流计示数为零时,两端电势差为零,没有电流流过,此时电压表示数等于待测电源的真实路端电压,电流表示数等于待测电源的真实干路电流(包含了电压表的分流,原理上消除了伏安法的系统误差),灵敏电流计只要示数为零就不影响结果,因此本实验原理上不存在系统误差,故选D。
(二)安阻法
1. E=IR+Ir
内容
E=IR+Ir电路图
(-R)
(R-)
变型式
由E=I(R+r)变型:
=R+
R=E·-r
图像
数据处理
求解E,r
斜率k= ,纵轴截距b=
斜率k=E ,纵轴截距b=-r
误差分析
(1)误差来源:电流表有电阻,导致内阻测量不准确(即串联等效电源)
(2)结论:E测=E真,r测>r真(r测=r真+rA)
【典例2】(2026·海南海口·模拟预测)如图1所示的实验电路可以用来测量电源的电动势和内阻,R和为最大阻值均为999.9 Ω的电阻箱,电源的电动势约为4 V,内阻约为1.5 Ω,电流表的量程为0~0.6 A,内阻不计。
(1)电阻箱在电路中充当保护电阻,开关S闭合之前,甲同学把调到了2.0 Ω,乙同学把调到了8.0 Ω,做法正确的是__________(选填“甲”或“乙”)同学。
(2)按(1)中操作正确选定电阻箱的阻值后,多次调节电阻箱R的阻值,电流表读数I也随着电阻箱R阻值的改变而改变,记录下R、I的多组数据,然后以R为横轴、以为纵轴建立平面直角坐标系,把实验中记录的多组R、I数据在坐标系中描点,然后把这些点拟合为一条直线的理论依据是________(用、R、E、r表示)。
(3)如图2所示为拟合的图线,可以得出电源电动势E和内电阻r的测量值,则电源电动势为__________ V,内阻为__________ Ω。(结果均保留2位小数)
【答案】(1)乙 (2) (3) 3.83/3.84/3.85 1.55/1.56/1.57/1.58/1.59
【详解】(1)开关闭合前,保护电阻应调至较大阻值,保证电路初始电流不超过电流表量程。电源电动势,电流表量程,由得总电阻,若,电流约为,超过量程,因此乙同学做法正确。
(2)根据闭合电路欧姆定律,整理得
(3)[1][2]由可知,图线斜率
由图2得
因此
图线纵截距
代入数据得
练习2.某兴趣小组研究一新型干电池。
(1)首先用游标卡尺和螺旋测微器分别测量干电池的直径和正极帽直径。由图中的示数可知该电池的直径测量值为_____cm,正极帽的直径测量值为_____mm。
(2)该同学利用一个电流表和电阻箱测量该干电池的电动势和内阻。电路结构如图所示,测出多组电阻箱阻值R和电流表示数I,并计算出数据,根据数据,在方格纸上作出了关系图像如图。
①由图像可计算出该干电池的电动势为______V;内阻为______Ω;(结果保留3位有效数字)
②为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33A时,电压表的指针位置如图所示,这样干电池的内阻应为______Ω。(结果保留3位有效数字)
【答案】(1) 1.055 5.702/5.703/5.701 (2) 1.40 1.20 1.00
【详解】(1)[1]游标卡尺的主尺读数为10mm,游标读数为
所以最终读数为10.55mm=1.055cm
[2]螺旋测微器的固定刻度读数为5.5mm,可动刻度读数为
所以最终读数为5.702mm。
(2)[1][2]由闭合电路欧姆定律
变形得
类似于一次函数的形式,图像的斜率表示电动势E,纵截距绝对值为内阻,读图可知,
[3]电流表的内阻
闭合回路的欧姆定律应为
即
因此可知电动势不变,内阻为
(三)伏阻法
1. E=U+r
内容
E=U+r电路图
(-)
()
变型式
由E=U+r变型:
=+·
图像
数据处理
求解E,r
斜率k=,纵轴截距b=
斜率k=,纵轴截距b=
误差分析
(1)误差来源:电压表有内阻,导致电动势、内阻测量不准确(即并联等效电源)
(2)结论:E测=E真<E真,r测=<r真
【典例3】某小组对研究手机电池产生兴趣,利用手边器材,先从测量电池组的电动势和内阻开始研究。如图1所示的实验原理图,已知电池组的电动势约3V,内阻约2Ω。现提供的器材如下:
A.电池组 B.电压表V1(量程0~10V)
C.电压表V2(量程0~3V) D.电阻箱R(0~999.9Ω)
E.定值电阻R1=2.0Ω F.定值电阻R2=100Ω
G.开关和导线若干
(1)如图1所示,要尽可能精确测量电源的电动势和内阻,电压表V应选择 (选填“B”或“C”);定值电阻R0应选择 (选填“E”或“F”)。
(2)改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的-图像如图2所示,图线与横、纵坐标轴的截距分别为-b、a,定值电阻的阻值用R0表示,则可得该电池组的电动势为 ,内阻为 (用字母表示)。
(3)调节电阻箱阻值从零开始逐渐变大的过程中,电阻箱的功率如何变化 (选填“变大”“变小”“先变大后变小”“先变小后变大”);电源的效率如何变化 (选填“变大”“变小”“先变大后变小”“先变小后变大”)。
【答案】(1) C E (2) (3) 先变大后变小 变大
【详解】(1)[1] 被测电池组的电动势约,故电压表应选择量程为的电压表,即选C;
[2] 电池组内阻约,定值电阻若选,会使电路中电流过小,测量误差大;选能使电路中电流适中,便于测量,所以定值电阻应选择,即选E。
(2)[1][2] 根据闭合电路欧姆定律有
又因为
联立解得
由图像可知,纵轴截距
所以该电池组的电动势为
图像斜率
所以该电池组的内阻为
(3)[1] 把定值电阻和电源内阻r看成等效内阻形成一个新的等效电源,则等效电源的内阻为
电阻箱的功率可看作新的等效电源的输出功率。根据电源输出功率随外电阻变化的规律可知,当外电阻等于等效内阻时,输出功率最大。电阻箱阻值从零开始逐渐变大,所以电阻箱的功率先变大后变小。
[2] 电源效率
当电阻箱阻值变大时,变大,所以电源的效率变大。
练习3.某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,所用器材如下:
A.干电池一节; B.电压表(量程为,内阻较大);
C.电阻箱(阻值为); D.开关一个和导线若干。
(1)根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物图补充完整_________。
(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值、相应的电压表的示数。根据记录的数据作出的图像如图丙所示,则该干电池的电动势________、内阻________。(结果均保留两位小数)
(3)由于电压表的内阻不是无穷大的,因此本实验干电池的内阻的测量值________(填“偏大”“偏小”或“准确”)。
【答案】(1)(2) (3)偏小
【详解】(1)电路连线如图所示:
(2)由闭合电路欧姆定律可知
变形可得
结合图丙可得,
解得,
(3)由于电压表的内阻不是无穷大的,因此实验中测得的电池的内阻是电压表的内阻与电源内阻并联后的阻值,即
即本实验干电池的内阻的测量值偏小。
(四)安安法、伏伏法
1. 安安法、伏伏法的本质还是伏安法
内容
电路图
本质(伏安法)
原理
安安法
电压表的改装:
电压表的改装原理:
⇒
伏伏法
电流表的改装:
电流表的改装原理:
、
⇒
【典例4】为测量干电池的电动势和内阻,提供的实验器材如下所示。
A.干电池2节,每节干电池的电动势约为1. 5 V,内阻约为0. 9 Ω B.电流表A(0~0. 6 A,内阻约为0. 5 Ω)
C.滑动变阻器R1(0~50 Ω,额定电流为3 A) D.滑动变阻器R2(0~1 000 Ω,额定电流为1 A)
E.电流表G(0~3 mA,RG=10 Ω) F.定值电阻R3=990 Ω G.定值电阻R4=90 Ω
(1)由于两节干电池的内阻较小,现将R0=3 Ω的定值电阻与两节干电池串联后作为一个整体进行测量。在进行实验时,滑动变阻器应选用________,定值电阻应选用________(填写实验器材前的编号)。
(2)在如图甲所示的虚线方框中补充完整本实验电路的原理图。
(3)根据实验测得数据作出I2-I1的图线如图乙所示,其中I2为通过电流表G的电流,I1为通过电流表A的电流,根据该图线可知,两节干电池的总电动势为________V,总内阻为________Ω(结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1)C F (2)图见解析 (3)3. 0 2. 0
【详解】(1)电源为两节干电池,电动势约为3 V,比较小,电源的内阻也较小,为多测几组实验数据,方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器,因此滑动变阻器应选C;上述器材中没有直接给电压表,但给了两个电流表,将电流表G与定值电阻串联改装成电压表,改装后电压量程应不小于3 V,根据串联电路规律可知,应串联的电阻最小值为R= Ω-10 Ω=990 Ω,故定值电阻应选F。
(2)用改装后的电压表测量电压值,用电流表A与滑动变阻器串联测电路电流,如图所示。
(3)由电路图,结合闭合电路欧姆定律可得
E=I2(R3+RG)+(I1+I2)(R0+r)
整理得I2=-I1+
设图像与纵轴的截距为b,图像的斜率为k,
可得b=
=
联立上式,代入数据解得E=3.0 V,r=2.0 Ω。
练习4.小型机器人使用的是锂电池,电动势约3.7V,内阻较小,实验小组计划测量其电动势准确值和内阻。
(1)实验室内除了导线和开关外,还备有以下几组器材,不能完成测量电源电动势和内阻的是_____。(填字母)
A.滑动变阻器、电压表、电流表 B.电阻箱、电流表
C.几个阻值不同的定值电阻、电压表 D.滑动变阻器、电压表
(2)①实验小组在实验室找到的器材有:两块量程为的电压表,几个滑动变阻器,几个定值电阻。实验小组设计了如图1所示的测量电路,并根据实验方案挑选了两组滑动变阻器和定值电阻。
A、滑动变阻器(最大阻值,允许通过的最大电流为2A)
B、滑动变阻器(最大阻值,允许通过的最大电流为0.2A)
C、定值电阻(阻值,允许通过的最大电流为2A)
D、定值电阻(阻值,允许通过的最大电流为0.2A)
滑动变阻器应选______,定值电阻应选______。(填选项字母)
②实验小组根据实验方案连接电路,请在图2中完成实物连线______。
③实验小组调节滑动变阻器,记录多组和的读数如下表所示,在坐标纸上建立坐标轴,纵轴为电压表的读数,横轴为电压表的读数,请将第三组数据描在图3中并连线______。
实验组次
1
2
3
4
2.96
2.22
1.47
0.73
0.50
1.00
1.50
2.00
④根据画出的图像可得电池电动势为______V,内阻______。(结果均保留2位有效数字)
⑤分析实验原理,电池内阻的测量值______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)D (2) A C 1.0 大于
【详解】(1)A.根据闭合电路欧姆定律有
改变滑动变阻器接入电路的阻值,利用电压表和电流表测得多组路端电压和干路电流,可根据关系测量电源电动势和内阻,故A正确;
B.根据闭合电路欧姆定律有
改变电阻箱的阻值,利用电流表测得多组电流,可根据关系测量电源电动势和内阻,故B正确;
C.根据闭合电路欧姆定律有
选用多个阻值不同的定值电阻,利用电压表测出相应的路端电压,可测量电源电动势和内阻,故C正确;
D.滑动变阻器与电压表只能测量路端电压,不能得到干路电流或外电阻的准确值,无法测量电源电动势和内阻,故D错误。
本题选不可行的,故选D。
(2)[1]滑动变阻器采用限流接法,电源内阻比较小,若使用的滑动变阻器,其阻值过大,调节不方便,应选择最大阻值为的滑动变阻器,故选A。
[2]电源内阻较小,定值电阻起保护作用。若定值电阻阻值为,电路中的最大电流为
该电流超过此定值电阻允许通过的最大电流;若定值电阻阻值为,电路中的最大电流为
该电流小于此定值电阻允许通过的最大电流,故定值电阻选C。
[3]将电源、开关、滑动变阻器和定值电阻串联,电压表并联在滑动变阻器两端,电压表并联在定值电阻两端。
[4]以为横轴、为纵轴,将实验数据描点,并使尽量多的数据点均匀分布在直线两侧。
[5]根据闭合电路欧姆定律有
定值电阻中的电流为
联立整理得
由图像的纵轴截距可得
图像斜率绝对值为
[6]代入解得
考虑作图误差,在范围内均可。
[7]设电压表的内阻为,电源输出的实际电流为
此时图线斜率满足
若仍按照理想电压表模型计算,内阻测量值为
由于为有限值,所以,测量值大于真实值。
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第八讲 测电源的电动势和内阻实验
(一)伏安法
1. E=U+Ir
内容
并联等效电源
串联等效电源
变型式
E=U+Ir变型推出:U=E-Ir
电路图(甲、丙)和U-I图(乙、丁)
误差分析
E测=E真<E真,r测=<r真
E测=E真,r测=r+RA>r真
数据处理
(1)I =0时,U=E,即纵轴截距等于电源的电动势E
(2)U =0时,,即横轴截距为短路电流I短(注:纵坐标原点是否零)
(3)图线斜率k的绝对值等于电源的内阻,
【典例1】(2026·安徽合肥·模拟预测)小明计划利用压敏电阻设计一个测力计,实验室可供选择的器材如下:
A.两节规格相同的干电池(电动势、内阻均未知); B.电流表(量程为,内阻为);
C.电流表(量程为,内阻为); D.电压表(量程为,内阻为);
E.滑动变阻器(最大阻值,额定电流); F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流);
G.电阻箱(); H.压敏电阻,其阻值随所加压力大小变化的图像如图丁所示;
I.开关及导线若干。
(1)测量一节干电池的电动势和内阻,为使测量结果尽可能准确,本实验采用如图甲所示的电路,滑动变阻器应选_________(选填“E”或“F”)。电流表应选择_______(选填B或C)
(2)根据实验中电压表和电流表的示数得到如图乙所示的图像,则该干电池的电动势,内阻_________。
(3)将压敏电阻设计成量程为的测力计,需将压敏电阻与上述两节干电池、电流表、电阻箱串联成如图丙所示的电路,图丁为压敏电阻随压力大小变化的关系图像。闭合开关,调节电阻箱的阻值,使压敏电阻所受压力大小为时电流表指针满偏,此后保持电阻箱接入电路的阻值不变,则使用该测力计时,电阻箱的电阻和电源内阻的总阻值_______,通过电流表的电流随压力大小变化的关系式为:________(除外其余物理量均带入数值且默认国际单位制单位SI)。
练习1.(2026·河北·模拟预测)某实验小组为测量一节旧手机电池的电动势和内阻,可利用的器材如下:
a、待测电池(标称,内阻小于) b、电压表
c、电流表 d、定值电阻
e、滑动变阻器 f、滑动变阻器
g、开关S、导线若干
(1)他们设计了如图甲所示的电路。为了提高测量精度,电路图中滑动变阻器应选_______(填“e”或“f”);
(2)实验中得到图像如图乙所示,则可求出电动势________,内阻________(结果均保留2位小数);
(3)本实验电动势和内阻的测量误差是由于________(填“电压表”或“电流表”)引起的;
(4)该小组同学通过查阅资料设计了图丙所示的实验,其中为灵敏电流计,为另一个电源,其电动势和内阻均未知。他们闭合开关、,调节和,使灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;改变的阻值,仍使灵敏电流计的示数为零,读出多组电流表和电压表的示数,再次用对应的数据在图乙中作出图像,则本实验中电动势和内阻的测量误差是由于哪个电表引起的________。
A.电压表 B.电流表
C.灵敏电流计 D.所有电表均无影响
(二)安阻法
1. E=IR+Ir
内容
E=IR+Ir电路图
(-R)
(R-)
变型式
由E=I(R+r)变型:
=R+
R=E·-r
图像
数据处理
求解E,r
斜率k= ,纵轴截距b=
斜率k=E ,纵轴截距b=-r
误差分析
(1)误差来源:电流表有电阻,导致内阻测量不准确(即串联等效电源)
(2)结论:E测=E真,r测>r真(r测=r真+rA)
【典例2】(2026·海南海口·模拟预测)如图1所示的实验电路可以用来测量电源的电动势和内阻,R和为最大阻值均为999.9 Ω的电阻箱,电源的电动势约为4 V,内阻约为1.5 Ω,电流表的量程为0~0.6 A,内阻不计。
(1)电阻箱在电路中充当保护电阻,开关S闭合之前,甲同学把调到了2.0 Ω,乙同学把调到了8.0 Ω,做法正确的是__________(选填“甲”或“乙”)同学。
(2)按(1)中操作正确选定电阻箱的阻值后,多次调节电阻箱R的阻值,电流表读数I也随着电阻箱R阻值的改变而改变,记录下R、I的多组数据,然后以R为横轴、以为纵轴建立平面直角坐标系,把实验中记录的多组R、I数据在坐标系中描点,然后把这些点拟合为一条直线的理论依据是________(用、R、E、r表示)。
(3)如图2所示为拟合的图线,可以得出电源电动势E和内电阻r的测量值,则电源电动势为__________ V,内阻为__________ Ω。(结果均保留2位小数)
练习2.某兴趣小组研究一新型干电池。
(1)首先用游标卡尺和螺旋测微器分别测量干电池的直径和正极帽直径。由图中的示数可知该电池的直径测量值为_____cm,正极帽的直径测量值为_____mm。
(2)该同学利用一个电流表和电阻箱测量该干电池的电动势和内阻。电路结构如图所示,测出多组电阻箱阻值R和电流表示数I,并计算出数据,根据数据,在方格纸上作出了关系图像如图。
①由图像可计算出该干电池的电动势为______V;内阻为______Ω;(结果保留3位有效数字)
②为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33A时,电压表的指针位置如图所示,这样干电池的内阻应为______Ω。(结果保留3位有效数字)
(三)伏阻法
1. E=U+r
内容
E=U+r电路图
(-)
()
变型式
由E=U+r变型:
=+·
图像
数据处理
求解E,r
斜率k=,纵轴截距b=
斜率k=,纵轴截距b=
误差分析
(1)误差来源:电压表有内阻,导致电动势、内阻测量不准确(即并联等效电源)
(2)结论:E测=E真<E真,r测=<r真
【典例3】某小组对研究手机电池产生兴趣,利用手边器材,先从测量电池组的电动势和内阻开始研究。如图1所示的实验原理图,已知电池组的电动势约3V,内阻约2Ω。现提供的器材如下:
A.电池组 B.电压表V1(量程0~10V)
C.电压表V2(量程0~3V) D.电阻箱R(0~999.9Ω)
E.定值电阻R1=2.0Ω F.定值电阻R2=100Ω
G.开关和导线若干
(1)如图1所示,要尽可能精确测量电源的电动势和内阻,电压表V应选择 (选填“B”或“C”);定值电阻R0应选择 (选填“E”或“F”)。
(2)改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的-图像如图2所示,图线与横、纵坐标轴的截距分别为-b、a,定值电阻的阻值用R0表示,则可得该电池组的电动势为 ,内阻为 (用字母表示)。
(3)调节电阻箱阻值从零开始逐渐变大的过程中,电阻箱的功率如何变化 (选填“变大”“变小”“先变大后变小”“先变小后变大”);电源的效率如何变化 (选填“变大”“变小”“先变大后变小”“先变小后变大”)。
练习3.某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,所用器材如下:
A.干电池一节; B.电压表(量程为,内阻较大);
C.电阻箱(阻值为); D.开关一个和导线若干。
(1)根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物图补充完整_________。
(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值、相应的电压表的示数。根据记录的数据作出的图像如图丙所示,则该干电池的电动势________、内阻________。(结果均保留两位小数)
(3)由于电压表的内阻不是无穷大的,因此本实验干电池的内阻的测量值________(填“偏大”“偏小”或“准确”)。
(四)安安法、伏伏法
1. 安安法、伏伏法的本质还是伏安法
内容
电路图
本质(伏安法)
原理
安安法
电压表的改装:
电压表的改装原理:
⇒
伏伏法
电流表的改装:
电流表的改装原理:
、
⇒
【典例4】为测量干电池的电动势和内阻,提供的实验器材如下所示。
A.干电池2节,每节干电池的电动势约为1. 5 V,内阻约为0. 9 Ω B.电流表A(0~0. 6 A,内阻约为0. 5 Ω)
C.滑动变阻器R1(0~50 Ω,额定电流为3 A) D.滑动变阻器R2(0~1 000 Ω,额定电流为1 A)
E.电流表G(0~3 mA,RG=10 Ω) F.定值电阻R3=990 Ω G.定值电阻R4=90 Ω
(1)由于两节干电池的内阻较小,现将R0=3 Ω的定值电阻与两节干电池串联后作为一个整体进行测量。在进行实验时,滑动变阻器应选用________,定值电阻应选用________(填写实验器材前的编号)。
(2)在如图甲所示的虚线方框中补充完整本实验电路的原理图。
(3)根据实验测得数据作出I2-I1的图线如图乙所示,其中I2为通过电流表G的电流,I1为通过电流表A的电流,根据该图线可知,两节干电池的总电动势为________V,总内阻为________Ω(结果均保留2位有效数字)。
练习4.小型机器人使用的是锂电池,电动势约3.7V,内阻较小,实验小组计划测量其电动势准确值和内阻。
(1)实验室内除了导线和开关外,还备有以下几组器材,不能完成测量电源电动势和内阻的是_____。(填字母)
A.滑动变阻器、电压表、电流表 B.电阻箱、电流表
C.几个阻值不同的定值电阻、电压表 D.滑动变阻器、电压表
(2)①实验小组在实验室找到的器材有:两块量程为的电压表,几个滑动变阻器,几个定值电阻。实验小组设计了如图1所示的测量电路,并根据实验方案挑选了两组滑动变阻器和定值电阻。
A、滑动变阻器(最大阻值,允许通过的最大电流为2A)
B、滑动变阻器(最大阻值,允许通过的最大电流为0.2A)
C、定值电阻(阻值,允许通过的最大电流为2A)
D、定值电阻(阻值,允许通过的最大电流为0.2A)
滑动变阻器应选______,定值电阻应选______。(填选项字母)
②实验小组根据实验方案连接电路,请在图2中完成实物连线______。
③实验小组调节滑动变阻器,记录多组和的读数如下表所示,在坐标纸上建立坐标轴,纵轴为电压表的读数,横轴为电压表的读数,请将第三组数据描在图3中并连线______。
实验组次
1
2
3
4
2.96
2.22
1.47
0.73
0.50
1.00
1.50
2.00
④根据画出的图像可得电池电动势为______V,内阻______。(结果均保留2位有效数字)
⑤分析实验原理,电池内阻的测量值______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
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