新課程人教版高中物理新學(xué)案課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（二十一）實(shí)驗(yàn)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量

課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（二十一）實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量A級(jí)—學(xué)考達(dá)標(biāo)1．為了測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，除待測(cè)電源和開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線以外，配合下列哪組儀器，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)A．一個(gè)電流表和一個(gè)電阻箱B．一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器C．一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱D．一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器解析：選D根據(jù)E＝I(R＋r)，由電流表測(cè)出電流，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，A正確；根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，由電流表測(cè)出電流，由電壓表測(cè)出電壓，可以求出E、r，B正確；根據(jù)E＝U＋eq\f(Ur,R)，由電壓表測(cè)出電壓，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，C正確；因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器不能讀出電阻的數(shù)值，所以只有一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器，測(cè)不出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，D錯(cuò)誤。2．[多選]在用如圖所示的電路測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，若有兩只電壓表V1和V2且量程相同，內(nèi)阻RV1>RV2；兩只電流表A1、A2且量程相同，內(nèi)阻RA1>RA2，在該實(shí)驗(yàn)中，為了使E、r的測(cè)量精確些，選擇的電表可以是()A．V1和A2 B．V2和A2C．V2和A1 D．V1和A1解析：選AD本實(shí)驗(yàn)中電流表相對(duì)電池外接，系統(tǒng)誤差是由電壓表分流引起的，E測(cè)＝eq\f(RV,RV＋r)·E，r測(cè)＝eq\f(RV,RV＋r)·r，要減小誤差，RV應(yīng)選大的，故電壓表選V1，本實(shí)驗(yàn)中電流表的內(nèi)阻對(duì)結(jié)果無(wú)影響，故正確選項(xiàng)為A、D。3．用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電流表和電壓表的內(nèi)電阻分別為0.1Ω和1kΩ，如圖1為所需的器材。(1)請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)電路，注意兩個(gè)電表要選用適當(dāng)量程，并要求變阻器的滑片在左端時(shí)其電阻值最大。(2)一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見(jiàn)下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖2中畫(huà)出U-I圖線，根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。I/AU/V(3)上述實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果為E測(cè)________E真(選填“>”“<”或“＝”)。解析：(1)根據(jù)要求，變阻器的滑動(dòng)觸頭滑至最左端時(shí)，其電阻值最大，電源的內(nèi)阻是比較小的，為了減小誤差，采用電流表相對(duì)電源的外接法，按要求連接實(shí)物圖，如圖所示。(2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作圖如圖所示：在U-I圖像中圖線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)等于電源的電動(dòng)勢(shì)，所以由圖可以讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為1.46V，圖像中的斜率大小表示電源的內(nèi)阻，所以電源的內(nèi)阻為r＝eq\,0.61)Ω≈0.75Ω。(3)相對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，使所測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)小于電動(dòng)勢(shì)真實(shí)值，內(nèi)阻測(cè)量值小于真實(shí)值，即E測(cè)<E真。答案：(1)實(shí)物圖見(jiàn)解析(2)U-I圖線見(jiàn)解析1.460.75(3)<4．測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r(E約為6V，r約為1.5Ω)。器材有量程為3V的理想電壓表V，量程為0.6A的電流表A(具有一定內(nèi)阻)，定值電阻R＝8.5Ω，滑動(dòng)變阻器R′(0～10Ω)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。(1)在圖甲所示的虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。(2)在圖乙所示的器件上，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線完成實(shí)物連接圖。(3)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出E＝________，r＝________。(用I1、I2、U1、U2及R表示)解析：(1)電路圖如圖甲所示。(2)將實(shí)物連接，如圖乙所示。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋I(xiàn)1R＋r,E＝U2＋I(xiàn)2R＋r))解得E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)－R。答案：(1)見(jiàn)解析圖甲(2)見(jiàn)解析圖乙(3)eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)eq\f(U2－U1,I1－I2)－R5．某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示的電路測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。由于該電池的內(nèi)阻r較小，因此在電路中接入了一阻值為2.00Ω的定值電阻R0。(1)按照?qǐng)D甲所示的電路圖，將圖乙所示的實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路。(2)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀出電壓表相應(yīng)的示數(shù)，并計(jì)算出通過(guò)電阻箱的電流數(shù)值如表所示，在圖丙所示的坐標(biāo)紙中作出U-I圖線。R/ΩU/V1.90I/A(3)根據(jù)圖線得到E＝________V，r＝________Ω。解析：(1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖如圖所示：(2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖像如圖所示：(3)由圖示電源U-I圖像可知，圖像與電壓軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值為2.0V，則電源電動(dòng)勢(shì)E＝2.0V；圖像斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻與保護(hù)電阻阻值之和，則k＝r＋R0＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\,0.25)Ω＝2.4Ω，電源的內(nèi)阻r＝k－R0＝2.4Ω－2.0Ω＝0.4Ω。答案：(1)實(shí)物圖見(jiàn)解析(2)U-IB級(jí)—選考提能6.某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1＝1.0kΩ，電阻R1＝9.0kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個(gè)R0＝3.0Ω的電阻。(1)按圖示電路進(jìn)行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導(dǎo)線中，混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開(kāi)的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開(kāi)的，將開(kāi)關(guān)S閉合，用多用電表的電壓擋先測(cè)量a、b′間電壓，讀數(shù)不為0，再測(cè)量a、a′間電壓，若讀數(shù)不為0，則一定是________導(dǎo)線斷開(kāi)；若讀數(shù)為0，則一定是________導(dǎo)線斷開(kāi)。(2)排除故障后，該小組順利完成實(shí)驗(yàn)。通過(guò)多次改變滑動(dòng)變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖像如圖所示。由I1-I2圖像得到電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。解析：(1)良好的同一根導(dǎo)線上任何兩點(diǎn)都不會(huì)存在電勢(shì)差，若一根導(dǎo)線兩端有電勢(shì)差，則導(dǎo)線斷開(kāi)。a、b′間的電壓不為零，說(shuō)明a、a′或b、b′間有一處導(dǎo)線斷開(kāi)，若a、a′間電壓不為零，說(shuō)明aa′導(dǎo)線斷開(kāi)；若a、a′間電壓為零，則一定是bb′導(dǎo)線斷開(kāi)。(2)法一：將電流表A1和R1串聯(lián)當(dāng)成電壓表使用，電壓測(cè)量值U＝I1(r1＋R1)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I1(r1＋R1)＝E－I2(r＋R0)，整理得I1＝eq\f(E,r1＋R1)－eq\f(r＋R0,r1＋R1)I2，由題圖可知，縱軸截距b×10－3A＝eq\f(E,r1＋R1)，所以電動(dòng)勢(shì)E×10－3×(1×103＋9×103)V＝1.4V，斜率的絕對(duì)值表示eq\f(r＋R0,r1＋R1)，即|k|＝eq\,260)＝eq\f(r＋R0,r1＋R1)，解得r≈0.5Ω。法二：在給出的圖像中取兩個(gè)點(diǎn)，讀數(shù)分別為I1＝0.12mA、I2＝60mA，I1′＝0.07mA、I2′＝200mA。據(jù)閉合電路歐姆定律知：E＝(I1＋I(xiàn)2)(R0＋r)＋I(xiàn)1(r1＋R1)，將上述兩組數(shù)據(jù)代入可得：電動(dòng)勢(shì)E≈1.4V，內(nèi)阻r≈0.57Ω。答案：(1)aa′bb′(2)1.4(1.36～1.44均可)0.5(0.4～0.6均可)7．某同學(xué)為了測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，采用如圖甲所示的電路，其中定值電阻R0＝5.0Ω，電壓表V1內(nèi)阻約5.5kΩ。實(shí)驗(yàn)中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，測(cè)出電壓表V1和V2的多組U1、U2數(shù)據(jù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456U1/VU2/V(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖乙中畫(huà)出U2-U1圖像。(2)根據(jù)(1)中所畫(huà)圖線可得出該電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω(結(jié)果保留兩位小數(shù))。(3)為提高實(shí)驗(yàn)的精度，下列做法可行的是________。A．適當(dāng)減小R0可使內(nèi)阻測(cè)量值更接近真實(shí)值B．適當(dāng)增大R0可使內(nèi)阻測(cè)量值更接近真實(shí)值C．將縱坐標(biāo)改為U1＋U2可以使電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值更接近真實(shí)值D．將縱坐標(biāo)改為U1＋U2不能使電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值更接近真實(shí)值解析：(1)先描點(diǎn)，后連線，舍去偏離連線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，如圖所示。(2)由閉合電路歐姆定律得E＝U1＋U2＋eq\f(U1,R0)r，則U2＝E－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,R0)))U1，由U2-U1圖像縱軸截距等于電源電動(dòng)勢(shì)，可得E＝9.00V，由圖像斜率大小k＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,