2025年《滬科版2020上海高二物理必修第三冊》10.6 電源電動勢即內阻的測量（第1課時 伏安法測電池電動勢和內阻）（作業(yè)）（解析版）

第頁新版滬科版2020上海高二物理必修第三冊《10.6電源電動勢即內阻的測量》第1課時伏安法測電池電動勢和內阻1．下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內阻的數(shù)據(jù)處理方法，既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的是（）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和rB．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，分別求出其平均值C．測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U－I圖像，再根據(jù)圖像求出E、rD．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電動勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內阻r【答案】C【解析】選項A中僅測量兩組數(shù)據(jù)就求出E、r，偶然誤差較大；選項B中計算E、r的平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；選項D中分別求出I、U的平均值再進行處理的方法是錯誤的；選項C是用圖像法處理數(shù)據(jù)，既能減小偶然誤差，又直觀、簡便，故C正確。2．（2021·南京市十二中高二第一次學調）用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內阻，現(xiàn)備有以下器材：A．干電池一個B．滑動變阻器（0～20Ω）C．滑動變阻器（0～1000Ω）D．電壓表（0～3V，內阻約為1kΩ）E．電壓表（0～15V，內阻約為5kΩ）F．電流表（0～0.6A，內阻約為10Ω）G．電流表（0～3A，內阻約為5Ω）H．開關、導線（1）其中滑動變阻器應選________，電流表應選________，電壓表應選__________。（填寫各器材前面的字母代號）（2）如圖1所示是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U－I圖像，由此可知該干電池的電動勢E＝______V，內阻r＝______Ω。圖1【答案】（1）BFD（2）1.51.5【解析】（1）為方便實驗操作，滑動變阻器應選B，由題圖可知，電流不超過0.4A，則電流表選F，由題圖可知，電源電動勢約為1.5V，電壓表選D。（2）由U＝E－Ir可得，縱軸截距表示電源電動勢E＝1.5V，斜率的絕對值表示電源內阻，r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(1.5－0.9,0.4)Ω＝1.5Ω。3．（2020·安慶市期末）用圖2所示電路測量一節(jié)蓄電池的電動勢和內阻（電動勢約為2V，內阻很?。?，為防止滑動變阻器電阻過小導致電流過大而損壞器材，電路中用了一個保護電阻R0，除蓄電池、滑動變阻器、開關、導線外，可供使用的器材還有：圖2A．電流表A1（量程0.6A，內阻很?。〣．電流表A2（量程3A，內阻很小）C．電壓表（量程3V，內阻很大）D．定值電阻（阻值1Ω，額定功率5W）E．定值電阻（阻值10Ω，額定功率10W）（1）實驗中電流表應選取____________，保護電阻應選取____________。（填器材前面的選項）（2）某同學選用器材進行了實驗，他調整滑動變阻器共測得了5組電流、電壓的數(shù)據(jù)，如下表。請在圖3中作出電源的路端電壓U隨電流I變化的圖像。圖3電流表讀數(shù)I/A1.721.350.980.630.34電壓表讀數(shù)U/V0.160.570.951.351.65（3）結合圖像求出蓄電池的電動勢為________V，內阻為______Ω。（結果均保留二位有效數(shù)字）【答案】（1）BD（2）見解析圖（3）2.0（1.9～2.1均可）0.087（0.082～0.092均可）【解析】（1）若電流表量程選3A，為了便于讀數(shù)（應使指針半偏及以上），電流需在1.5A以上．這樣，電路總電阻應為R＝eq\f(E,I)＝eq\f(2,1.5)Ω≈1.33Ω；若電流在1.5A以下，變化范圍太小，不利于滑動變阻器操作，所以電流表應選B。若定值電阻的阻值選10Ω，則電路中電流最大不超過：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2,10)A＝0.2A，此電流值為電流表量程的eq\f(1,15)，不利于精確讀數(shù)，故定值電阻只能選D。（2）描出5個點后，用一條直線來“擬合”描出的點。如圖所示（3）由圖線與縱坐標的交點可知：E＝2.0V蓄電池的等效內阻為R0＋r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(2.0,1.84)Ω≈1.087Ω，所以r＝0.087Ω。4．（2020·天津卷）某實驗小組選用以下器材測定電池組的電動勢和內阻，要求測量結果盡量準確。電壓表（量程0～3V，內阻約為3kΩ）電流表（量程0～0.6A，內阻約為1Ω）滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）待測電池組（電動勢約為3V，內阻約為1Ω）開關、導線若干（1）該小組連接的實物電路如圖4所示，經仔細檢查，發(fā)現(xiàn)電路中有一條導線連接不當，這條導線對應的編號是________。（2）改正這條導線的連接后開始實驗，閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于滑動變阻器的________（填“a”或者“b”）端。圖4（3）實驗中發(fā)現(xiàn)調節(jié)滑動變阻器時，電流表讀數(shù)變化明顯但電壓表讀數(shù)變化不明顯。為了解決這個問題，在電池組負極和開關之間串聯(lián)一個阻值為5Ω的電阻，之后該小組得到了幾組電壓表讀數(shù)U和對應的電流表讀數(shù)I，并作出U－I圖像，如圖5所示。根據(jù)圖像可知，電池組的電動勢為________V，內阻為________Ω。（結果均保留兩位有效數(shù)字）圖5【答案】（1）5（2）a（3）2.90.80【解析】（1）按原電路測量，測得的電源內阻包含了電流表的內阻（電流表內接法），導致測量結果偏大．導線5一端接電壓表正極，另一端應接電流表正極或電源正極。（2）為保護電路，在閉合開關前，電路總電阻應最大，滑片應置于滑動變阻器的a端。（3）根據(jù)閉合電路的歐姆定律，串聯(lián)R0＝5Ω的電阻后，有E＝Ir＋IR0＋U，得U＝E－（r＋R0）I，所以縱軸截距為E＝2.9V，斜率k＝－（r＋R0）＝－eq\f(2.9,0.5)Ω＝－5.80Ω。故電源內阻r＝0.80Ω。5．（2021·蘇州木瀆高中高二自主調研）（1）如圖6中游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)分別為________cm和________mm。圖6（2）在“測定電池電動勢和內阻”的實驗中，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出如圖7所示的圖像，則該電池的電動勢E＝______V，內阻r＝________Ω。（結果均取兩位有效數(shù)字）圖7（3）某同學利用如圖8所示的電路測定干電池的電動勢和內電阻，經過正確的操作獲得了若干組實驗數(shù)據(jù)，據(jù)此描繪出的U－I圖像（其中U、I分別為電壓表和電流表的讀數(shù)）如下列選項圖中的實線所示，虛線表示該電池兩端的電壓與流經電池電流的關系圖線，下列圖像合理的是________。圖8【答案】（1）5.2304.688（4.686～4.689）（2）1.50.50（3）C【解析】（1）游標卡尺讀數(shù)為5.2cm＋0.05mm×6＝5.230cm，螺旋測微器的讀數(shù)為4.5mm＋0.01mm×18.8＝4.688mm。（2）該電池的電動勢E＝1.5V，內阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(1.5－1.0,1.0)Ω＝0.50Ω。（3）由電路圖可知，本次實驗采用了電流表相對電源的外接法，由于電壓表的分流而使電流表示數(shù)偏小，而電壓表直接接在電源兩端，故電壓表示數(shù)是準確的，因此測量圖像應在真實圖像的左方；同時當外電路短路時，電壓表的分流可以忽略，故短路電流應相同，因此只有C正確，A、B、D錯誤。6．為了測量電池的電動勢和內阻（電動勢約為1.5V、內阻約為1.0Ω），備用的實驗器材如下：量程為0～3mA、內阻為10Ω的電流表A1，量程為0～0.6A、內阻為0.1Ω的電流表A2，滑動變阻器R1（0～20Ω，10A），滑動變阻器R2（0～200Ω，1A），定值電阻R0（990Ω），開關和導線若干。圖9（1）為了完成本實驗且能精確地測量電池的電動勢和內阻，請在虛線框內畫出所設計的電路圖，為了便于操作，滑動變阻器選用________；（2）該小組同學通過分析選擇了合適的測量電路，讀出了多組實驗數(shù)據(jù)，其中電流表A1的讀數(shù)為I1、電流表A2的讀數(shù)為I2，現(xiàn)用I1為縱軸、I2為橫軸建立坐標系，將測量的數(shù)據(jù)描點連線如圖9所示，通過計算可知該電池的電動勢為________V，內阻為________Ω。（結果均保留兩位小數(shù)）【答案】（1）如圖所示R1（2）1.48（1.47～1.49均可）0.80（0.78～0.82均可）【解析】（1）電流表A1和定值電阻R0組成的電壓表量程為0.003×1000V＝3V，電池的電動勢約為1.5V，所以應將電流表A1改裝成電壓表，又因為電池的內阻較小，滑動變阻器應采用限流式接法，所以選用滑動變阻器R1較為方便。（2）根據(jù)實驗原理可知電流表A1的讀數(shù)乘（10＋990）Ω即為電路的路端電壓，所以圖線在縱軸上的截距乘（1