1、测量电源的电动势和内阻1.在“测定一节干电池的电动势和内阻”的实验中,提供如下实验器材:一节干电池(电动势约为1.5 V,内阻约为1 )电压表V(量程02 V,内阻约为3 k)电流表A(量程00.6 A,内阻为0.2 )滑动变阻器R1(阻值为010 )滑动变阻器R2(阻值为050 )开关、导线若干(1)若考虑电流表、电压表内阻的影响,现希望能准确地测出这节干电池的电动势和内阻,则应选择_(选填“甲”或“乙”)电路进行实验.为了调节方便,则滑动变阻器应该选择_(选填“R1”或“R2”)。(2)在进行了正确的选择和操作后,某同学通过调节滑动变阻器的滑片得到两组电流表与电压表的示数,分别为U1=1.
2、0 V,I1=0.3 A;U2=0.7 V,I2=0.5 A。由此可求得该干电池的电动势E=_V,内阻r=_。【解析】(1)题图甲所示电路实验误差来源是电压表分流,题图乙所示实验电路误差来源是电流表分压,由于电流表内阻已知,为减小实验误差,应选择题图乙所示实验电路;为方便实验操作,滑动变阻器应选择R1。(2)根据题图乙所示电路图,由闭合电路欧姆定律可知:E=U+I(r+RA)根据实验数据得:E=1.0+0.3(r+RA),E=0.7+0.5(r+RA),解得:E=1.45 V,r=1.3 。答案:(1)乙R1(2)1.451.3【加固训练】1.在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,已连接好部分
3、实验电路。(1)按图甲所示的实验电路,把图乙中剩余的电路连接起来。(2)在图乙的电路中,为避免烧坏电表,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于_端(选填“A”或“B”)。(3)如图是根据实验数据作出的U-I图像,由图可知,电源的电动势E=_V,内阻r=_。【解析】(1)电路连接如图所示:(2)闭合开关前,滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大,故滑片应置于A端。(3)由题图图像可知,电源电动势为1.5 V,内阻r= =1.0 。答案:(1)见解析图(2)A(3)1.51.02.某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 k,电阻R1=9.0 k,为了方便
4、读数和作图,给电池串联一个R0=3.0 的电阻。(1)按图示电路进行连接后,发现aa、bb和cc三条导线中,混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的,将电键S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、b间电压,读数不为零,再测量a、a间电压,若读数不为零,则一定是_导线断开;若读数为零,则一定是_导线断开。(2)排除故障后,该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图像如图。由I1-I2图像得到电池的电动势E=_V,内阻r=_。【解析】(1)将电键S闭合,用多用电表的电压挡先测量ab间电压,读数不为零,可知cc不断开,再测量aa间
5、电压,若读数不为零,可知bb间不断开,则一定是aa间断开。若aa间电压为零,则bb导线断开。(2)根据闭合电路的欧姆定律得E=I1(R1+r1)+(I1+I2)(R0+r),I1I2,上式可简化为E=I1(R1+r1)+I2(R0+r),进一步处理可得:I1=-I2,由题图可知,纵截距为,斜率绝对值为。解得:电动势E=1.41 V,内阻r=0.5 。答案:(1)aabb(2)1.41(1.361.44均可)0.5(0.40.6均可)2.甲同学设计了如图甲所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为01.5 V,
6、内阻很大),电阻箱R(099.99 ),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。(1)先测电阻R1的阻值。请将甲同学的操作补充完整:闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数U1;保持电阻箱示数不变,_,读出电压表的示数U2,则电阻R1的表达式为R1=_。(2)甲同学已经测得电阻R1=4.8 ,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值。该同学的做法是:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图乙所示的-图线,则电源电动势E=_V,电阻R2=_。(3)利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1,乙同学测电源电动
7、势E和电阻R2阻值的做法是:闭合S1,将S2切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了相应的-图线,根据图线得到电源电动势E和电阻R2。这种做法与甲同学的做法比较,由于电压表测得的数据范围_(选填“较大”“较小”或“相同”),所以_同学的做法更恰当些。【解析】(1)将S2切换到a时,电压表示数为U1,电阻箱电阻为r,则电路中电流I1=;将S2切换到b时,电压表示数为U2,则电路中电流为I2=,由于I1=I2,解得R1=r。(2)由闭合电路欧姆定律得E=U+(R1+R2),整理得=+,由图乙可得=0.7,故E1.43 V,将=2.8,=0.5代入上式得R2=1.2 。(3)由于电压表量程较小,测得数据范围较小,测量误差较大,所以甲同学的做法更恰当些。答案:(1)将S2切换到br(2)1.43(或)1.2(3)较小甲
