(8分)一同学测量某干电池的电动势和内阻。 (1)图1所示…——2018 高考物理第 10 题答案解析

2018_江苏卷

2018 江苏 第 10 题 解答题 区分题
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10.(8分)一同学测量某干电池的电动势和内阻。

(1)图1所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的不妥之处。


图1


图2

(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的 $| \frac { \ d H _ { 1 } } { \ d I _ { I } } \rangle$ 数据见下表:
<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>R/Ω</td><td rowspan=1 colspan=1>8.0</td><td rowspan=1 colspan=1>7.0</td><td rowspan=1 colspan=1>6.0</td><td rowspan=1 colspan=1>5.0</td><td rowspan=1 colspan=1>4.0</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1> $\mathrm { I / A }$ </td><td rowspan=1 colspan=1>0.15</td><td rowspan=1 colspan=1>0.17</td><td rowspan=1 colspan=1>0.19</td><td rowspan=1 colspan=1>0.22</td><td rowspan=1 colspan=1>0.26</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1> $\frac { 1 } { I } / \mathrm { A } ^ { - 1 }$ </td><td rowspan=1 colspan=1>6.7</td><td rowspan=1 colspan=1>6.0</td><td rowspan=1 colspan=1>5.3</td><td rowspan=1 colspan=1>4.5</td><td rowspan=1 colspan=1>3.8</td></tr></table>


图3

根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出 $\mathrm { R } { - } \frac { 1 } { I } .$ 关系图象。

由图象可计算出该干电池的电动势为 1.43 V;内阻为 1.2 Ω。

(3)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2所示,则该干电池的电动势应为 1.43 V;内阻应为 1.0 Ω。

参考答案

(1) ①开关未断开; (2) 电阻箱阻值为零;(2)如图所示;1.43(1.30 至1.44);1.2(1.0 至 1.4); (3) 1.43(1.30 至 1.44);1.0(0.8 至 1.2)

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【考点】N3:测定电源的电动势和内阻

【专题】13:实验题;23:实验探究题;31:定性思想;46:实验分析法;535:恒定电流专题

【分析】(1)明确实验中安全性要求,知道开关应最后闭合,电阻箱在开始时应调至最大;

(2)根据描点法可得出对应的图象,再根据闭合电路欧姆定律列式,结合图象即可确定电动势和内电阻;

(3)根据电路进行分析,明确误差情况,再根据欧姆定律求出电流表内阻,从而确定电动势和内阻的准确值。

【解答】解:(1)由图可知,该同学将连接最后一根线前,电阻箱不能为零,应使其阻值调至最大;

(2)根据描点法可得出对应的图象如图所示;

根据闭合电路欧姆定律可知, $\mathrm { I } = \frac { E } { r + R } ,$ 变形可得: $\mathrm { R } { = } \frac { E } { I } - \mathrm { r } ;$

由图可知, $\mathrm { E } { = } \mathrm { k } { = } \frac { 8 { - } 0 } { 6 . 7 { - } 1 . 1 } \approx 1 . 4 \mathrm { V }$

r=1.2Ω

(3)本实验相当于采用的是相对电源的电流表内接法,故测量结果中电动势是准确的,故电动势 1.43V,而内电阻的结果中包含电流表内阻;由图可知,电压表示数为65mV,由欧姆定律可知,电流表内阻 $\mathrm { R } _ { \mathrm { A } } = \frac { 0 . 0 6 5 } { 0 . 3 3 } = 0 . 2 \Omega$ ,故电源内阻为 $1 . 2 \textrm { - } 0 . 2 { = } 1 . 0 \Omega$

故答案为:(1)①开关未断开;②电阻箱阻值为零;(2)如图所示;1.43(1.30 至1.44);1.2(1.0 至 1.4);(3)1.43(1.30 至 1.44);1.0(0.8 至 1.2)。


图3

【点评】本题考查测量电动势和内电阻的实验,要注意明确实验原理,注意数据处理的基本方法,明确图象的准确应用是解题的关键。

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