高考物理一轮复习训练：测定电源的电动势和内阻（下）

测定电源的电动势和内阻(下)

例一、听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池．他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻．实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下的表格中．【很好题目】

（1）利用图像法处理数据可以减小实验误差．在讨论作图方案时，甲同学认为应作R-I图，而乙同学认为应该作图，你认为哪个同学的想法更科学？____（填“甲”或“乙”），其简单理由是：                 ．

（2）按照（1）中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象．

（3）利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为      V，内阻为Ω．

（4）完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：                    ．

答：（1）乙同学（1分）；画出的图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻（2分）R= E1/I-r y=kx+b  电动势为斜率，截距为r

（2）如下图所示（3分）

（3）0.75-1.2（2分）；9000-11000（2分）（4）电源内阻过大（2分）

例二、现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用．

(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：

A.10Ω 2.5W

B.100Ω 1.0W

C.200Ω 1.0W

D.2 000Ω 5.0W

本实验应选哪一种规格？答                        。

(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图 (b)所示的图线（已知该直线的截距为0.1 V-1）．则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为               V，内阻r为                    Ω.

解：(1 )C   (2)由闭合电路欧姆定律得

化简得  可见图线的截距为1/E ∴E=10V【最重要】

图线的斜率为r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6 ∴r =46Ω

例三、现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的电大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围是0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用。

（1）本实验备有的定值电阻R0，有以下几种规格：本实验应选用        。

A．10Ω、2.5W  B．100Ω、1.0W   C．200Ω、1.0W   D．2000Ω、5.0W

（2）该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，改变电阻箱的阻值，取得多组数据，作出了图乙所示的图线（该图线为直线，其截距为0.1V－1）。根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E为           V，内阻r为         Ω（保留整数）。

答：（1）C（2）10、46±2（1）2分（2）每空2分

例四、某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．

（1）若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作     （选填“R- I”或“R- 1/I”）图象；

（2）利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；

（3）由图象可知，该电池的电动势E=      V，内阻r=     Ω；

（4）利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，理论上E测     E真，r测        r真（选填“>”、“<”或“=”）．

解：（11分）（1）（2分）     

图像的斜率等于电动势E图像的截距的绝对值等于内阻r,应该画出R-1/I图像

（2）如图所示（2分）（3）（5.8~6.2都给分）（1分），r=2.0Ω（1.8~2.2都给分）（2分）（4）由于电流表有内阻RA，     

（4分）

例五、在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，现有下列器材：待测干电池一节，电流表G（满偏电流为2.5mA，内阻为199Ω），定值电阻R1＝1.0Ω，定值电阻R2＝99.5Ω，电阻箱R（0~99.9Ω），开关、导线若干．

（1）请在下面所给方框内，画出实验电路图，其中定值电阻应选用   (选填“R1”或“R2”)；

（2）某同学实验测出了电阻箱的电阻R和电流表G的示数Ig，记录数据(见下表)．请在下面坐标图中描点作出图线．

（3）根据图线可求得，被测电池的电动势E=______V，内阻为r=______Ω．

答：（10分）（1）实验原理图如图所示（2分）  R1（2分）

（2）如图所示 （2分）（3）1.38~1.44（2分）  0.40~0.60（2分）

例六、两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表和A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表和A和电压表V2的测量数据．并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U—I直线．回答下列问题：

（1）根据甲乙两同学描绘的直线，可知（    ）

A．甲同学是根据电压表 V1和电流表A的数据

B．甲同学是根据电压表 V2和电流表A的数据

C．乙同学是根据电压表 V1和电流表A的数据

D．乙同学是根据电压表 V2和电流表A的数据

（2）图象中两直线的交点表示的物理意义是（    ）

A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端   B．电源的输出功率最大  

C．定值电阻R上消耗的功率为0.5W    D．电源的效率达到最大值

（3）根据图（b），可以求出定值电阻R0=    Ω，电源电动势E =   V，内电阻r =   Ω．（4）该电路中电流表的读数能否达到0.6A，试说明理由．

答案：（1）AD（3分）；  （2）BC（3分）；（3）2.0（2分）1.50（2分）1.0，（2分）；（4）不能（1分）．当电流表读数达到0.6A时，从图（b）中可以看出测路端电压的电压表V1的读数会小于V2的读数，在电路里是不可能实现的．（或者电路中的最大电流应该是0.5A）（2分）

例七、按图所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，其中R为电阻箱， R0为定值电阻，干电池的工作电流不宜超过0.5A。实验室提供的器材如下：

电流表（量程0～0.6～3.0A）

电阻箱（阻值范围0～999.9）

定值电阻若干

电键、导线若干.

①在下面提供的四个定值电阻中，保护电阻R0应选用      （填写阻值相应的字母）。

A．5    B．10    C．20    D．100

②根据电路图，请在图中画出连线，将器材连接成实验电路。

③实验时，改变电阻箱R的值，记录下电流表A的示数I，得到若干组 R、I的数据。根据实验数据绘出如图所示的

图线，由此得出电池组的电动势E＝         V，内电阻r＝      Ω。按照此实验方法，电动势的测量值与真实值相比          ，内电阻的测量值与真实值相比          。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）

答： ①A …4分②连接如图4分

③（2.9-3.0）V，(0.9-1.0)，相等，偏大4分

例八、同学们知道，将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，但日常生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究。

（1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1伏多一点。晓宇同学找来了一个土豆做实验，当用量程为0～3V、内阻约50kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V。但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V，0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光。检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表测量其电压确实能达到3V多。据您猜想，出现这种现象的原因应当是：                 （不要求写分析、推导过程）。

（2）晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，读得此时的读数为30Ω.小丽同学用灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为0.32mA，根据前面用伏特表测得的0.96V电压，由全电路欧姆定律得：.因而晓宇同学说土豆的内阻为30Ω，而小丽同学则说是3kΩ。请你判断，用晓宇或小丽同学的方法测量“土豆电池”的内阻，结果是否准确，为什么？请分别说明理由。

（3）若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择： A.电流表A1（量程为0～0.6A ，内阻为1Ω）

B. 灵敏电流表A2（量程为0～0.6mA ，内阻为800Ω）

C．灵敏电流表A3（量程为0～300μA ，内阻未知）

D.滑动变阻器R1 （最大阻值约10Ω）  E.滑动变阻器R2（最大阻值约2kΩ）

F．定值电阻(阻值2kΩ)  G.变阻箱（0～9999Ω）

①为了能尽可能准确测定“土豆电池”的电动势和内阻,实验中应选择的器材是________     (填器材前的字母代号)。②在右方框中画出应采用的电路。

【解析】本题考查测电池的电动势和内阻实验、闭合电路欧姆定律等知识，考查逻辑推理能力、分析综合能力和实验探究能力。

（1）水果电池的内阻太大。（2分）

（2）（6分）晓宇的方法不正确（1分），因水果电池本身有电动势（1分），当用欧姆表直接接“土豆电池”的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准（1分）。

小丽同学测量的误差也很大（1分）。理想状态下用电流表测得的是短路电流，伏特表测得的应当是电源电动势，但由于水果电池的内阻很大，伏特表的内阻不是远大于水果电池的内阻（1分），故其测得的电动势误差大，算得的内阻亦不准确（1分）。

（3）①B（1分）、G（1分） ②采用的电路如右图示（2分）

例九、为测定某电源内阻r和一段金属电阻丝单位长度的电阻R0，设计如图所示的电路。ab是一段粗细均匀的金属电阻丝，R是阻值为2Ω的保护电阻，电源电动势为6V，电流表内阻不计，示数用I表示。滑动片P与电阻丝有良好接触， aP长度用Lx表示，其它连接导线电阻不计。实验时闭合电键，调节P的位置，将Lx和与之对应的I数据记录在下表。

①画出1/I-Lx图象；

②根据所画图线，写出金属丝的电阻与其长度的函数关系式____________

③从图中根据截距和斜率，求出该电源内阻r为________Ω；该金属电阻丝单位长度的电阻R0为______Ω/m．

解：①如图； (2分)② (2分)

③ 0.10-0.14Ω (2分)、9.00-9.60Ω/m  (2分)