2017高中物理每日一題之快樂暑假第19天實驗：測定電池的電動勢和內阻(含解析)新人教版選修1

1、第19天實驗：測定電池的電動勢和內阻考綱要求：i難易程度：用如圖所示電路測量電源的電動勢和內阻。實驗器材：待測電源（電動勢約3 V,內阻約 2Q）,保護電阻 R （阻值 10Q）和 R （阻值 5Q）,滑動變阻器 R,電流表 A,電壓表 V,開關 S,導線若干。實驗主要步驟:（a）將滑動變阻器接入電路的阻值調到最大，閉合開關；（b） 減小滑動變阻器在電路中的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I;（c） 以U為縱坐標，I為橫坐標，作UT圖線（U I都用國際單位）;（d） 求出U- I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a。回答下列問題：（1 ）電壓表最好選用 _ ;電流表最好選用 _A.電

2、壓表（03 V，內阻約 15 kQ）B.電壓表（03 V，內阻約 3 kQ）C. 電流表（0200 mA,內阻約 2Q）D. 電流表（030 mA,內阻約 2Q）（2）滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大， 兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是_。A.兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B. 條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導線接在電阻絲左端接線柱C. 兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱D. 條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導線接在電阻絲右端接線柱（3）選用k、a、R、Rz表示待測電源的電動勢E和內阻r的表達式E=_r=_，代入數(shù)值可得E和r的測量值?！?/p>

3、參考答案】（1） A C（2） B （3）ka k-R,【試題解析】（1）電壓表并聯(lián)在電路中，故電壓表內阻越大，分流越小，誤差也就越小，因此 應選內阻較大的電壓表A 當滑動變阻器接入電阻最小時，通過電流表電流最大，此時通過電32)分析電路可超，濟件右移電屋恚吞數(shù)更大，則逍明漕動愛阻器接入電路部分阻值壤大，弼A磅中兩導 線均抿在金屬竝的兩端上，娛入趙阻為家：而C項申兩異線接在電阻墮兩端，接入電阻最大并保持不蠻：B囁申一導線接在金撰桿左端，五男一導鐵接在電阻塁左端、則可以保證清片右務時阻值燃大：而D礪申導 線分別接右邊上下舞線莊，滑片右夥時，接入電阻減小，坡D蠟誤：(3)由閉合電路歐姆定律可知U=

4、E-l(r+R)，對比伏安特性曲線可知，圖象的斜率為k=r+F2;則內阻r=k-R；令1=0,則有I = EE，由題意可知，圖象與橫軸截距為a,則有：r + R2k,E廠,a = I，解得E=kaok【知識補給】測定電池的電動勢和內阻的規(guī)律方法總結1 實驗數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列多個方程組求解，再求E、r的平均值。(2) 圖象法處理：以端電壓U為縱軸，干路電流I為橫軸，建系、描點、連線，縱軸截距為電動勢E，直線斜率k的絕對值為內阻r o2 .注意事項(1) 為了使端電壓變化明顯，可使用內阻較大的舊電池。(2) 電流不要過大，應小于 0.5 A，讀數(shù)要快。(3) 要測出不少于 6 組的(U

5、,I)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些。(4)若U- I圖線縱軸刻度不從零開始， 則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，應根據(jù)r=U確定。(5) 電流表要內接(因為r很小)3.誤差來源(1) 偶然誤差：用圖象法求E和r時作圖不準確。(2) 系統(tǒng)誤差：電壓表分流或電流表分壓。在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內電阻”的實驗中。(1)備有如下器材A.干電池 1 節(jié)流表電流大小約為R-!R2r10 52mA=176 mA，因此，電流表選擇C;4B.滑動變阻器（020 Q ）C. 滑動變阻器（01 k Q）D. 電壓表（03 V）E. 電流表（00.6 A ）F. 電流表（03 A）G 開關、導線若干其中滑動變阻

6、器應選_ ，電流表應選電阻為_Q。（1）根據(jù)電路圖，將未連接完整的實物圖連接完整。（2） 閉合開關 S,開關 S2分別接到R、艮兩電阻，電壓表的讀數(shù)分別為2.0 V、2.7 V，則測得電動勢為 _ V,內阻為 _Qo（結果保留兩位有效數(shù)字）電;某同學想測量某電池的電動勢E和內阻r，選用器材如下：電流表 Ai（量程 50 mA,內阻RM約為 10Q）電流表A（雙量程，一量程為 20 mA,另一量程 200 mA）電阻箱R（0999.9Q）（2） 某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U- I圖象如圖所示，由圖象可得電池的電動勢為_ V,內（只填器材前的序號）用兩個定值電阻和電壓表可以測量電源的電動勢（約3V）

7、和內阻。提供的主要器材有:電阻R（2.0Q）、R （9.0Q）、待測電源、電壓表、開關S、單刀雙擲開關 S、導線若干,實驗電路如圖5定值電阻 R）（阻值為 4.0Q） 開關兩個、導線若干6該同學設計了如圖所示電路，并進行如下操作:(1) 實驗中電流表A選擇_量程。(2)_ 將開關 S 閉合， S2斷開， 調整電阻箱R記下電流表 A、A的示數(shù)Ii=30.0mA12=120 mA 則電流表Ai的內阻RA=Q。(結果保留一位小數(shù))(3)_ 保持 Si閉合，再閉合 S,調整電阻箱 R,記下電阻箱阻值分別為 30.0Q、 90.0Q時對 應的電流表 Ai的示數(shù)分別為 25.0 mA、 10.0 mA。由

8、此可求得 E=_ V, r=_Q。(計算結果保留兩位有效數(shù)字):罠$在測定電源電動勢和內電阻的實驗中，實驗室提供了合適的的實驗器材。(1)甲同學按圖 a 中的實線連接電路進行實驗， 其中定值電阻的作用是 _。由電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I，畫出U- I圖線如圖 b 所示，可得電源的電動勢E=_ V,內電阻 r=_Q。(結果保留 2 位有效數(shù)字)的讀數(shù)I，畫出U- I圖線如圖 c 所示。乙同學分析了圖象出現(xiàn)異常的原因后，認為由圖 c 也可 以達到實驗目的，貝U由圖 c 可得電源的電動勢E=_ V，內電阻r=_Q o(結果保留2 位有效數(shù)字)種某實驗小組設計了如圖甲所示的實驗電路，電路中的各個器材元

9、件的參數(shù)為電池組(電動 勢約 9 V，內阻r約 6Q)、電流表(量程 2.0 A，內阻“ =1.4Q)、電阻箱R(099.9Q)、滑動變阻器 R ( 0F)、開關三個及導線若干。他們認為該電路可以用來測電源的電動勢、內阻圖 c(2)乙同學因為粗心， 多連接了一根導線，如圖a 中的虛線所示。由電壓表的讀數(shù)U和電流表圖 aIV*-1：_L*033 0.50 0 37 / A7和F2接入電路的阻值。8(1)同學甲先利用該電路準確地測出了R2接入電路的阻值。他的主要操作步驟：先將滑動變阻器滑片調到某位置，接著閉合S、S2,斷開 S,讀出電流表的示數(shù)I；再閉合 S、Si,斷開 S2,調節(jié)電阻箱的電阻值為

10、 4.0Q時，電流表的示數(shù)也為I。此時 滑動變阻器接入電路的阻值為 _Q。(2) 同學乙接著利用該電路測出了電源電動勢和內電阻。1他的實驗步驟：a.在閉合開關前，調節(jié)電阻Ri或F2至 (選填“最大值”或“最小值”)，之后閉合開關 S,再閉合_ (選填“S1”或“S2”)；b._ 調節(jié)電阻(選填“F”或“R”)，得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；c. 斷開開關，整理實驗儀器。12圖乙是他由實驗數(shù)據(jù)繪出的-R圖象，由此可得電源電動勢E=_ V，內阻r=_Qo(計算結果保留兩位有效數(shù)字)【參考答案】*2(1)B E(2)1.50.83(1)為了操作方便，應選擇較小的滑動變阻器，故選用B,電路中電流較

11、小，所以選用電流表E；(2) 根據(jù)U二E - lr二-rl E，可知U- I圖象縱軸截距即為電動勢，圖象斜率絕對值即為1510內阻r,所以E=1.5 V ,r0.83 l】。0.6(1)如圖所示9(2) 3.0 1.0(1)根據(jù)電路圖連接實物電路圖，如圖所示:10(2)在閉合電路中，電源電動勢：E =U Ir UUrR22.7根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得：E=2及E=27上2，解得：E=3.0V(1)由電路圖可知，當開關斷開時，A與并聯(lián)部分串聯(lián)，則A電流應大于 A 中電流，故A量 程應選擇大于 50 mA,故選 200 mA;(2)根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知，流過定值電阻的電流I=120 mA- 30 mA=9

12、0 mA 并聯(lián)電路的電壓U=IRo,、,UIR090江4尺尺則電流表 A1內阻RM-12.0;I1I130MRAR12.0 y.o廠 c (3)電流表 A1 和電阻 R0 的并聯(lián)電阻為R并=一-Q二3.0Q,由串并聯(lián)電路RA1+R012.0+4.0E=4.0 V ,r=7.0Q。事C保護電路2.8 0王0 0.50定值電阻在電路中莊要懇到儀護電路的作同：U=E-Ir可知，圖象與縱紬磚丸點衷示電動勢，歌E=2.8V；囲象的釣犁壷示內電阻：6n = 0.60Qa2.0(2)由乙同學的電路接法可知，滑動變阻器左右兩部分并聯(lián)后與定值電阻串聯(lián)，則可知，在滑片移動過程中，滑動變阻器接入電阻先增大后減小，則

13、路端電壓先增大后減小，所以出現(xiàn)圖c所示的圖象，則由圖象可知，當電壓為2.5 V 時，電流為 0.5 A，此時兩部分電阻相等，則總電流為I1=1 A;而當電壓為 2.4 V 時，電流分別對應 0.33 A 和 0.87 A，則說明當電壓為 2.4 V 時，干路電流為12=0.33 A+0.87 A=1.2 A;則根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：2.5= E-r,2.4= E- 1.2r，解得:E=3.0 V ,r=0.50Q。(1) 4.0(2)最大值S1R 9.0 5.8(1) 200 mA(2) 12.0(3) 4.0 7.0的特點和閉合電路歐姆定律可得I1R并+ r R?4代入數(shù)據(jù)解得11(1)用等值替代法可測出R 接入電路的阻值， 電阻箱的示數(shù)等于接入電路的阻值為4.0