高中物理第二章恒定電流10實驗測定電池的電動勢和內(nèi)阻課時訓(xùn)練新人教版.docx

實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻題組一實驗原理1.(多選)右圖是某次測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中作出的U-I圖象,下列關(guān)于這個圖象的說法中正確的是()A.縱軸截距表示待測電源的電動勢,即E=3.0 VB.橫軸截距表示短路電流,即I0=0.6 AC.根據(jù)r=,計算出待測電源內(nèi)阻為5 D.根據(jù)r=|,計算出待測電源內(nèi)阻為1 解析:由于縱坐標(biāo)并非從零開始,故橫軸截距不是短路電流,內(nèi)阻r=|= =1 。答案:AD題組二實驗數(shù)據(jù)處理2.用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)阻r,所用電路如圖(a)所示,一位同學(xué)測得的六組數(shù)據(jù)如下表示。組別123456電流I/A0.120.200.310.320.500.57電壓U/V1.371.321.241.181.101.05(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出U-I圖線。(2)根據(jù)圖線求出電池的電動勢E= V,電池的內(nèi)阻r= 。解析:作圖線時應(yīng)使盡可能多的點落在直線上,個別偏離太大的點應(yīng)舍去,圖線如下圖所示。由圖線與縱軸的交點可得電動勢E=1.45 V,再讀出圖線與橫軸交點的坐標(biāo)(1.00,0.65),由E=U+Ir得r=0.69 。答案:(1)見解析圖(2)1.450.693.在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,由于所用的電壓表(視為理想電壓表)的量程較小,某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實物電路。(1)實驗時,應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到(選填“最大值”“最小值”或“任意值”)。(2)改變電阻箱的阻值R,分別測出阻值R0=10 的定值電阻兩端的電壓U,下列兩組R的取值方案中,比較合理的方案是(選填“1”或“2”)。方案編號電阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點,繪出的-R圖象是一條直線。若直線的斜率為k,在坐標(biāo)軸上的截距為b,則該電源的電動勢E=,內(nèi)阻r=。(用k、b和R0表示)解析:(1)為了保護電路及電表,防止電路中電流過大,所以實驗前應(yīng)將電阻箱最大值接入電路中。(2)若R=300 ,電流約為 A0.03 A;若R=60 ,電流約為 A0.13 A,后者電流讀數(shù)大,誤差小,選2較合適。(3)電流I=,E=I(R+R0+r),得R+-R圖象的斜率k=,截距b=,所以電動勢E=,內(nèi)阻r=-R0。答案:(1)最大值(2)2(3)-R0題組三實驗電路連接4.“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗,供選用的器材有:A.電流表(量程:00.6 A,RA=1 )B.電流表(量程:03 A,RA=0.6 )C.電壓表(量程:03 V,RV=5 k)D.電壓表(量程:015 V,RV=10 k)E.滑動變阻器(010 ,額定電流1.5 A)F.滑動變阻器(02 k,額定電流0.2 A)G.待測電源(一節(jié)一號干電池)、開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)請在下邊虛線框中畫出本實驗的實驗電路圖。(2)電路中電流表應(yīng)選用,電壓表應(yīng)選用,滑動變阻器應(yīng)選用。(用字母代號填寫)(3)如圖所示為實驗所需器材,請按原理圖連接成正確的實驗電路。解析:(1)電路如圖甲所示,由于在電路中只要求電壓表的內(nèi)阻RVr,這種條件很容易實現(xiàn),所以應(yīng)選用該電路。(2)考慮到待測電源只有一節(jié)干電池,所以電壓表應(yīng)選C;放電電流又不能太大,一般不超過0.5 A,所以電流表應(yīng)選A;滑動變阻器不能選擇阻值太大的,從允許最大電流和減小實驗誤差的角度來看,應(yīng)選擇電阻較小額定電流較大的滑動變阻器E,故器材應(yīng)選A、C、E。(3)如圖乙所示。答案:(1)如解析圖甲所示(2)ACE(3)如解析圖乙所示。(建議用時:30分鐘)1.下面給出多種用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法。其中既能減小偶然誤差,又簡便、直觀的方法是()A.測出兩組I、U的數(shù)據(jù),代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E、rB.測出多組I、U的數(shù)據(jù),畫出U-I圖象,再根據(jù)圖象求E、rC.多測幾組I、U的數(shù)據(jù),求出幾組E、r,最后分別求出其平均值D.多測幾組I、U的數(shù)據(jù),分別求出I和U的平均值,用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢,再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻r解析:只測兩組U、I的值,根據(jù)方程E=U+Ir計算出E、r,誤差較大,故A錯誤;多測幾組U、I值,算出多個E、r的值,計算平均值可減小實驗誤差,但不夠直觀和簡便,故C錯誤;如果測出幾組U、I的值,作出U-I圖象,由圖象求出E、r,既能減小偶然誤差,又直觀、簡便,故B正確;求U、I的平均值是錯誤的,故D錯誤。答案:B2.(多選)右圖是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U-I圖象,下列關(guān)于這個圖象的說法中正確的是()A.縱軸截距表示待測電池的電動勢B.橫軸截距表示短路電流C.根據(jù)r=,計算出待測電池內(nèi)阻為12 D.電流為0.3 A時的外電阻是18 解析:圖象與縱軸的交點,電流取值為0,此時為斷路狀態(tài),截距即等于電池電動勢,選項A正確;但圖象與橫軸的交點處,電壓等于5.0 V,所以0.5 A是路端電壓為5.0 V時的電流,而不是短路電流,所以選項B錯誤;根據(jù)r=,得r=2 ,所以選項C錯誤;根據(jù)R= =18 ,選項D正確。答案:AD3.在測定電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中,為使實驗效果明顯且不會損壞儀器,應(yīng)選擇下列電源中的()A.內(nèi)阻較大的普通干電池B.內(nèi)阻較小的普通蓄電池C.小型交流發(fā)電機D.小型直流發(fā)電機解析:內(nèi)阻較大的干電池性能穩(wěn)定,所測得的數(shù)據(jù)也便于作圖處理。答案:A4.如圖所示,測量電池電動勢和內(nèi)阻時,若有兩個電壓表V1、V2量程相同,內(nèi)阻分別為RV1、RV2,且RV1RV2;有兩個電流表A1、A2量程相同,內(nèi)阻分別為RA1、RA2,且RA1RA2。在該測量中,為了使E、r的測量值精確些,選擇的電表可以是()A.V1與A1B.V1與A2C.V2與A1D.V2與A2解析:為了減小實驗誤差,應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表,故B正確。答案:B5.在測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線,配合下列哪組儀器,不可以達到實驗?zāi)康?)A.一只電流表和一個電阻箱B.一只電流表、一只電壓表和一個滑動變阻器C.一只電壓表和一個電阻箱D.一只電流表和一個滑動變阻器解析:采用A選項,原理:E=I1R1+I1r,E=I2R2+I2r聯(lián)立可求得。采用B選項,原理:E=U1+I1r,E=U2+I2r聯(lián)立可求得。采用C選項,原理:E=U1+r,E=U2+r聯(lián)立可求得。而D選項采用的滑動變阻器因不知其阻值,所以無法求得。答案:D6.(多選)在如圖所示的U-I圖象中,直線為某一電池的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,直線為某一電阻R的伏安特性曲線。若該電池直接與電阻R相連組成閉合電路,則由圖象可知()A.電池的電動勢為3 V,內(nèi)阻為0.5 B.電阻R的阻值為1 C.電池的輸出功率為4 WD.電池的效率為50%解析:由圖象直接讀出電動勢為3 V,其斜率的絕對值|k|=0.5,即內(nèi)阻為0.5 ;由圖象求得R=1 ,由閉合電路歐姆定律得知電流I=2 A時,輸出功率P=I2R=4 W;電池的效率=100%66.7%。答案:ABC7.用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,所用電流表和電壓表的內(nèi)阻分別為0.1 和1 k,如圖所示為所需的器材。(1)請你把它們連成實驗電路,注意兩個電表要選用適當(dāng)量程,并要求滑動變阻器的滑片在右端時其電阻值最大。(2)(多選)下列說法正確的是()A.用圖甲所示的電路時,E測E真B.用圖甲所示的電路時,r測r真C.用圖乙所示的電路時,E測E真D.用圖乙所示的電路時,r測r真解析:(1)實驗電路圖如答案圖乙所示,干電池的電動勢為1.5 V左右,電壓表選擇03 V的量程、電流表選擇00.6 A的量程。實物圖連線如答案圖甲所示。(2)采用題圖甲所示接法測電池的電動勢和內(nèi)阻時,電動勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實值。答案:(1)如圖甲所示。甲乙(2)AB8.某中學(xué)生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了一個果汁電池,他們想測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r,并探究電極間距對E和r的影響,實驗器材如圖所示。(1)測量E和r的實驗方案為調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I,依據(jù)公式,利用測量數(shù)據(jù)作出U-I圖象,得出E和r。(2)將電壓表視為理想表,要求避免電流表分壓作用對測量結(jié)果的影響,請在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路。(3)實驗中依次減小銅片與鋅片的間距,分別得到相應(yīng)果汁電池的U-I圖象如圖中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知:在該實驗中,隨電極間距的減小,電源電動勢(選填“增大”“減小”或“不變”),電源內(nèi)阻(選填“增大”“減小”或“不變”)。曲線(c)對應(yīng)的電源電動勢E=V,內(nèi)阻r=,當(dāng)外電路總電阻為2 500 時,該電源的輸出功率P=mW。(均保留三位有效數(shù)字)解析:(1)由路端電壓U、電動勢E及內(nèi)阻r與電流的關(guān)系U=E-Ir,可得U-I圖象。(2)因為電