论文部分内容阅读
测电池电动势和内阻是高考实验经常考的知识点,这个实验在高考中主要是考查实验电路和数据处理,它不仅考查频率高,而且考查的实验电路形式也很多样,除了考课本上的实验电路外,还经常考查课本上没有的实验电路.
一、一个电压表和一个电阻箱
例1 要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 Ω),现有下列器材:电压表V(3 V和15 V两个量程)、电阻箱(0~999.9 Ω)、定值电阻R0=3 Ω、开关和导线.某同学根据所给器材设计如下的实验电路.(1)电路中定值电阻R0的作用是 .
(2)请根据图1甲电路,在图1乙中用笔画线代替导线连接电路.
图1
(3)该同学调节电阻箱阻值R,读出对应的电压表读数U,得到二组数据:
R1=2.0 Ω时,U1=2.37 V;R2=4.0 Ω时U2=2.51 V.由这二组数可求得电源的电动势为E= V,内阻为 r= Ω.
图2
解析:(1)保护电源,防止短路.
(2)如图2所示
(3)由E=U+rUR+R0代入数据可得:E=2.97 V,r=1.27 Ω.
二、一块电流表和一个电阻箱
例2 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999.9 Ω,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6 A,内阻rg=0.1 Ω)和若干导线.
图3
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计如图3甲中器件的连接方式,画线把它们连接起来.
图4
(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,并作记录.当电阻箱的阻值R=2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如图3乙所示.处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数1/I;再制作R-1/I坐标图,如图4所示,图中已标注出了(R,1/I)的几个与测量对应的坐标点.请你将与图3乙实验数据对应的坐标点也标注在图上.
(3)在图上把描绘出的坐标点连成图线.
(4)根据图描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=V,内电阻r=
Ω.
解析:(1)本实验是采用电流表和电阻箱组合测定电池电动势和内阻,只需将它们串联起来即可,实物连接如图.
(2)实物图连接如图5
图5
(3)图中坐标为(1.2,2.8)的点不合理舍去,过其他的点作直线,如图.
(4)由E=IR+Ir得R=E/I-r,图线的斜率等于电源电动势,在纵轴上的截距等于电源内阻的负值,由图可知E=1.5 V(1.46~1.54),r=0.3 Ω. (0.25~0.35)
三、两块电压表
例3 某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻.
(A) 干电池两节,每节电动势约为1.5 V,内阻约几欧姆
(B) 直流电压表V1、V2,量程均为0~3 V,内阻约为3 kΩ
(C) 定值电阻R0,阻值为5 Ω
(D) 滑动变阻器R,最大阻值50 Ω
(E) 导线和开关
(1)该同学连接的实物电路如图6甲所示,其中还有一根导线没有连,请补上这根导线.
图6
(2)实验中移动滑动变阻器触头,读出伏特表V1和V2 的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图象如图6乙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E= ,内阻为r= (用k、a、R0表示).
图7
解析:(1)实物图连接如图7.
(2)由E=U+rI可得:E=U2+U2-U1R0r,
变形得:U1=R0+rrU2-R0rE,
由题意得:R0+rr=k,R0+rr
a-R0rE=0.
由以上两式得:
E=kk-1a,r=
R0k-1.
总之,不管实验电路如何变化,但处理问题的思路和方法是不变的,都是利用闭合电路欧姆定律E=U+rI,只是不同的电路设计U和I的测量方式不一样而已,在数据处理方面它们也是一样的,都是利用斜率和截距的关系.
一、一个电压表和一个电阻箱
例1 要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 Ω),现有下列器材:电压表V(3 V和15 V两个量程)、电阻箱(0~999.9 Ω)、定值电阻R0=3 Ω、开关和导线.某同学根据所给器材设计如下的实验电路.(1)电路中定值电阻R0的作用是 .
(2)请根据图1甲电路,在图1乙中用笔画线代替导线连接电路.
图1
(3)该同学调节电阻箱阻值R,读出对应的电压表读数U,得到二组数据:
R1=2.0 Ω时,U1=2.37 V;R2=4.0 Ω时U2=2.51 V.由这二组数可求得电源的电动势为E= V,内阻为 r= Ω.
图2
解析:(1)保护电源,防止短路.
(2)如图2所示
(3)由E=U+rUR+R0代入数据可得:E=2.97 V,r=1.27 Ω.
二、一块电流表和一个电阻箱
例2 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999.9 Ω,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6 A,内阻rg=0.1 Ω)和若干导线.
图3
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计如图3甲中器件的连接方式,画线把它们连接起来.
图4
(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,并作记录.当电阻箱的阻值R=2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如图3乙所示.处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数1/I;再制作R-1/I坐标图,如图4所示,图中已标注出了(R,1/I)的几个与测量对应的坐标点.请你将与图3乙实验数据对应的坐标点也标注在图上.
(3)在图上把描绘出的坐标点连成图线.
(4)根据图描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=V,内电阻r=
Ω.
解析:(1)本实验是采用电流表和电阻箱组合测定电池电动势和内阻,只需将它们串联起来即可,实物连接如图.
(2)实物图连接如图5
图5
(3)图中坐标为(1.2,2.8)的点不合理舍去,过其他的点作直线,如图.
(4)由E=IR+Ir得R=E/I-r,图线的斜率等于电源电动势,在纵轴上的截距等于电源内阻的负值,由图可知E=1.5 V(1.46~1.54),r=0.3 Ω. (0.25~0.35)
三、两块电压表
例3 某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻.
(A) 干电池两节,每节电动势约为1.5 V,内阻约几欧姆
(B) 直流电压表V1、V2,量程均为0~3 V,内阻约为3 kΩ
(C) 定值电阻R0,阻值为5 Ω
(D) 滑动变阻器R,最大阻值50 Ω
(E) 导线和开关
(1)该同学连接的实物电路如图6甲所示,其中还有一根导线没有连,请补上这根导线.
图6
(2)实验中移动滑动变阻器触头,读出伏特表V1和V2 的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图象如图6乙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E= ,内阻为r= (用k、a、R0表示).
图7
解析:(1)实物图连接如图7.
(2)由E=U+rI可得:E=U2+U2-U1R0r,
变形得:U1=R0+rrU2-R0rE,
由题意得:R0+rr=k,R0+rr
a-R0rE=0.
由以上两式得:
E=kk-1a,r=
R0k-1.
总之,不管实验电路如何变化,但处理问题的思路和方法是不变的,都是利用闭合电路欧姆定律E=U+rI,只是不同的电路设计U和I的测量方式不一样而已,在数据处理方面它们也是一样的,都是利用斜率和截距的关系.