高中物理必备知识点测定电池的电动势和内阻.docx
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高中物理必备知识点测定电池的电动势和内阻
第6讲实验测定电池的电动势和内阻
I丄随堂训练
1•某课题研究小组，选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻
r.（电动势约为4V，内阻在几欧到几十欧之间）
A.电压表V（量程6V,内阻约为6.0kQ）B.电流表A（量程2mA内阻约为50
Q）
C.电阻箱R（0〜999.9Q）D.开关S一只、导线若干
（1）某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，你认为可行吗？
请说明理由
⑵今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，请画出实验电路
图.
囲7-6-12
答案：
（1）不可行.理由：
根据所给数据，电路中电阻箱取最大值，电路中电流大于电流表量程2mA,故不可行
（2）如右图所示
2•为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R）的阻值，某同学利用DIS设计了如图7-6-13所示的电路•闭合电键S，调节滑动变阻器的滑动触头P向
某一方向移动时，用电压传感器测量数据计算机分别描绘了如图列问题：
1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据
7-6-14所示的MN两条U—I直线.请回答下
（1）根据图7-6-14中的MN两条直线可知（）
A.直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
C.直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
D.直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
⑵图象中两直线交点处电路中的工作状态是（）
⑶根据图7-6-14可以求得定值电阻F0=Q,电源电动势E=
V,内电阻r=Q.
答案：
（1）BC
（2）AC（3）2.01.501.0
3.
（2020•宜昌调研）现有一特殊的电池，其
电动势E约为9V,内阻r在35Q〜55Q
范围，最大允许电流为50mA.为测定这个
图"—窃一15
电池的电动势和内阻，某同学利用如图7—6—15甲所示的电路进行实验.图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计，R为电阻箱，阻值范围为0〜9999Q,R）是定值电阻.
（1）实验室备有的保护电阻R）有以下几种规格，本实验应选用（）
A.10Q，2.5WB.50Q，1.0WC.150Q，1.0WD.1500Q，5.0W
（2）该同学接入符合要求的R）后，闭合开关S,调整电阻箱的阻值读出电压表的示
数U再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图7—6—15乙所示的图线.则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示.
（3）根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为V，内电阻r为
Q.
9
解析：
（1）当R=0时，应该有R）+r>5x10-2，即R）>145Q可保证电路中电流小
于最大允许电流，R）应该选择C,并且选C后R）消耗的最大功率小于1W.
11
（2）R^R/匚=I，即回路中的电流.
（3）根据U=E—Ir①,
1=R）+R②，
1r111r060
联立①②得：
肯-—+三，即：
-=0.1;尸得E=10V;r二50Q.
UER+REEE0.12
答案：
（1）C
（2）回路中的电流（3）1050
4.（2020•北京，21）某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池•该同学想测量
一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱
（最大阻值为999.9Q,可当标准电阻用）、一只电流表（量程lg=0.6A，内阻rg
=0.1Q）和若干导线.
（1）请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图7-6-16中器件的连接方式，画线把它们连接起来.
（2）接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记
点•请你将与图7-6-17实验数据对应的坐标点也标注
在图7-6-18上.
⑶在图7-6-18上把描绘出的坐标点连成图线.
（4）根据图7-6—18描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=
V,内电阻r=Q.
解析：
（1）先设计实验电路图，然后再根据电路图连线.由欧姆定律E=I（R+r）知,只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出电源电动势和内阻.因此，直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行.
（2）由电表可读出此时电流为0.50A,则坐标为（2,2.6）.再在坐标纸上描出该点.
（3）剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的曲线连接起来，得到一条直线.
（4）将欧姆定律的表达式E=I（R+r）变形得R=E—r，由此式可知，外电阻和电流
的倒数呈线性关系.将图中的直线延长，与纵坐标轴的交点值为一r=—0.3，则电
aaoo
阻为0.3Q,直线的斜率为k=E=J―2=1.5V.
4—2
（4）1.5（1.46〜1.54）0.3（0.25〜0.35）
作业手册、|
第4~6讲实验专项训练
1•如图7-6—19所示，要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下:
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作:
（1）首先，用多用电表进行粗测，选用X100Q倍率，操作方法正确.若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，则测量的结果是Q.
⑵为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图
乙、丙所示的实验电路，你认为其中较合理的电路图是
合理的理由是⑶用你选择的电路进行实验时，请简述实验步骤：
图7-6-19
⑷用上述所测量的物理量表示电压表的内阻FV=
解析：
（1）题考查欧姆表的读数原理.
（2）题考查实验电路图的设计.（3）题考查测量电阻的实验步骤.⑷题考查电阻的计算.根据（3）的实验步骤可以列出方程U
=12+昔尺解得R/=-^-R.
r/Ui—U2
答案：
（1）3000
（2）丙乙图中电流表的示数太小，误差太大.丙图中R的值与电压表阻值接近,误差小.
（3）闭合K1,再闭合&,读得电压表示数U;再断开K＞，读得电压表示数U.（其他
表述正确也可）
V=
12
R
U—U2
2.（2020•全国I）如图7—6—20所示的电路中，1、2、3、
5、6为连接点的标号.在开关闭合后，发现小灯泡不亮.现多用电表检查电路故障，需要检测的有：
电源、开关、
灯泡、3根导线以及电路中的各连接点.
（1）为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下7-6-应当选用多用
电表的■当•在连接点1、2同时断开
的情况下，应当选用多用电表的挡.
（2）在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明
可能有故障.
⑶将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤.
解析：
用多用电表欧姆挡测电阻时必须将其从电路中断开，在点1和点2已接好的
情况下，应选用多用电表的电压挡测量各器材两端的电压；点1和点2同时断开时,可以用欧姆挡进行测量.在开关闭合时，若测得5、6两点间电压接近电源电动势，可知开关或连接点5、6出现故障•把小灯泡拆离电路后，检验小灯泡是否断路可用多用电表的欧姆挡，调零后进行测量，如果电阻无穷大，说明灯泡是断路的.
答案：
（1）电压欧姆⑵开关或连接点5、6
（3）①将多用电表挡位调至欧姆挡；②将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；③测量小灯泡的电阻•如电阻为无穷大，表明小灯泡有故障.
3•为了测量电阻R的阻值，实验室备有下列器材：
A•待测电阻R,阻值约为200Q
B•直流电源，电动势约为3V，内电阻约为0.5Q
C.电流表A,量程10mA,内阻r=80Q
D.电流表A,量程20mA,内阻约为30Q
E.定值电阻180Q
F.滑动变阻器R,最大阻值为20Q,额定电流1.0A
G.单刀单掷开关一个，导线若干
（1）为尽量准确地测出R阻值，甲、乙、丙三位同学设计了三种实验电路，如图7
-6-21所示，你认为正确的是.（填“甲”、“乙”或“丙”）
（2）开始实验时，在合上开关S前，滑动变阻器的滑动触头应置于端（填
“a”或“b”）
⑶按所选的电路进行测量，读出电流表A的示数为丨1,电流表A2的示数为I2.推
导出计算R的表达式为R=.
4.某课题小组通过实验测量淮河水的电阻率.现备有一根均匀的长玻璃管（两端各
有一个圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计）、电压表（量程12V,内阻约100
Q），电流表（量程100卩A,内阻约50Q）、滑动变阻器（10Q,1A）、电池组（电动势E=12V，内阻不计）、开关、导线若干、直尺、待测的水样品.如图7—6—22是他们用伏安法多次测量并计算出对应的水柱长度L与水柱电阻R描点画出的
图象•实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图7-6-23
所示.
答案：
（1）2.26
（2）如右图所示
（3）80±4
5.
（1）某多用电表的欧姆挡中间刻度值是“15”，一位同学在用它来测量电阻时,
先将选择开关旋至“x10”挡处，然后进行调零，再将两支表笔分别与电阻的两个
引线接触，结果指针指在刻度值为“100”至“200”之间，为了使测量更准确，他
应该将选择开关旋至处.换挡后必须
才能进行测量.
（2）图7-6-24中电源电动势为E,内阻可忽略不计；电流表具有一定的内阻，电压表的内阻不是无限大，S为单刀双掷开关，R为待测电阻•当S向电压表一侧闭合时，电压表读数为U，电流表读数为11;当S向R一侧闭合时，电流表读数为
I2.
1根据已知条件与测量数据，可以得出待测电阻R=.
2根据图7-6-24所给出的电路，在图7-6-25的各器件实物图之间补画出连接的导线.
图7-6-24图7-6-25
解析：
（1）第一次测量时，指针示数过大，所以要选择倍率更大的挡进行测量，所
以要选“X100”挡•欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零•本题较易.
⑵由第一次测量可得电压表内阻为：
区=¥，由于不计电源内阻，所以电流表内阻
I1
E一ue
为：
RA=—.;由第二次测量可得：
R=厂一Rx，代入即可得：
I1I2
EE-U
R「2一丨1*
答案：
⑴X100重新调零
②连线如图
6.（2020•山东，23）为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件
光越强照度越大，照度单位为lx）.某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表:
照度（lx）
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻
（kQ）
75
40
28
23
20
18
■1
1
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（1）根据表中数据，请在图7-6-26给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点.
⑵如图7-6-27所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动
照明系统•请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天
色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图.（不考虑控制开关对所设计电路的影响）
提供的器材如下:
光敏电阻FP（符号，阻值见上表）；
直流电源E（电动势3V，内阻不计）;
定值电阻：
10kQ,Fb=20kQ,F3=40kQ（限选其中之一并在图中标出）;
开关S及导线若干.
解析：
根据图表信息，正确作出阻值随照度变化的图象，可知随照度的增加，电阻
逐渐减小；第
（2）题中，关键信息是1、2两端所加电压升到2V时就自动启动照明系统，故随着光敏电阻上的照度减弱，其电阻阻值逐渐增加，根据上述特点可设计如图所示的电路图.
；r—
12R
:
——~d'J
；Es
答案：
（1）光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如解析图所示•特点：
光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小.
（2）见解析图
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