人教版高中物理必修第三冊(cè)第十二章電能能量守恒定律12-3實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量練習(xí)含答案

第十二章電能能量守恒定律3實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量【基礎(chǔ)鞏固】1.(多選)用圖像法計(jì)算電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),先要描點(diǎn),就是在U-I坐標(biāo)系中描出與每組I、U值對(duì)應(yīng)的點(diǎn).下列說(shuō)法正確的是()A.這些點(diǎn)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地分布在一條直線上,即U-I圖像應(yīng)通過(guò)每個(gè)點(diǎn)B.這些點(diǎn)應(yīng)當(dāng)基本在一條直線上,由于誤差不能避免,所以U-I圖像不可能通過(guò)每一個(gè)點(diǎn)C.不在U-I圖像上的點(diǎn)應(yīng)當(dāng)大致均衡地分布在圖線兩側(cè)D.個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn),應(yīng)當(dāng)舍去答案:BCD2.(多選)某學(xué)生用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0~20Ω,連接的實(shí)物圖如圖所示.下列說(shuō)法正確的是()A.滑動(dòng)變阻器不起改變電路電阻的作用B.電流表接線有錯(cuò)C.電壓表量程選用不當(dāng)D.電壓表接線不妥答案:ABD3.某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了原電池原理后,將銅片和鋅片插入新鮮的橙子中制成一個(gè)水果電池,并利用下列所給器材測(cè)量橙子電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.A.待測(cè)水果電池(電動(dòng)勢(shì)E約為2V,內(nèi)阻r約為幾百歐姆)B.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為100Ω,額定電流為1A)C.滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為1000Ω,額定電流為0.1A)D.電流表A(量程為0~3mA,內(nèi)阻為20Ω)E.電壓表V(量程為0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)F.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干(1)研究小組設(shè)計(jì)了甲、乙兩種電路,應(yīng)選擇(選填“甲”或“乙”)電路.滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇.

甲乙丙(2)根據(jù)選擇的電路,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,得到電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的多組數(shù)據(jù),作出U-I圖像如圖丙所示,根據(jù)圖像和題中所給信息,得到該水果電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=Ω.

(3)如果不考慮偶然誤差,根據(jù)選擇的電路,電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值(選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值.

解析:(1)電流表A的內(nèi)阻已知,采用內(nèi)接法可以避免系統(tǒng)誤差,因此選擇甲電路;為了調(diào)節(jié)過(guò)程中電流變化明顯,滑動(dòng)變阻器最大阻值應(yīng)當(dāng)比待測(cè)電源內(nèi)阻大,所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R2.(2)由閉合電路歐姆定律可得E=U+I(r+RA),整理得U=-I(r+RA)+E,根據(jù)題圖丙可知,縱截距為E=2.0V,斜率絕對(duì)值為r+RA=2.0?1.02×10-3Ω=500Ω,則內(nèi)阻r=500Ω-20Ω=(3)由于電流表A的內(nèi)阻已知,故測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)無(wú)系統(tǒng)誤差,測(cè)量值等于真實(shí)值.答案:(1)甲R(shí)2(2)2.0480(3)等于4.太陽(yáng)能電池利用半導(dǎo)體“P-N結(jié)”受光照射時(shí)的光伏效應(yīng)發(fā)電,把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能.為探究太陽(yáng)能電池在光照一定的情況下,電流隨路端電壓的變化規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示.經(jīng)過(guò)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)如下:測(cè)量次數(shù)輸出電壓/V輸出電流/mA106.620.656.431.196.041.605.351.854.661.984.072.063.482.103.092.162.4102.202.0112.221.5122.251.2132.290.4(1)根據(jù)題目給出的數(shù)據(jù),第8次測(cè)量時(shí),電阻箱的阻值為Ω(保留兩位有效數(shù)字),此數(shù)值比電阻箱的真實(shí)阻值(選填“偏大”“偏小”或“相同”).

(2)下圖是根據(jù)圖表數(shù)據(jù)作出的電流隨電壓變化的圖像.根據(jù)圖像可知,此太陽(yáng)能電池的電動(dòng)勢(shì)E=V(保留兩位有效數(shù)字),內(nèi)阻隨著輸出電壓的增加而(選填“增大”“減小”或“不變”).

解析:(1)根據(jù)歐姆定律可知R=UI=2.10V3.0×10-3A=7.0由于電流表的分壓作用,使得電阻箱兩端的電壓測(cè)量值比真實(shí)值偏大,則電阻測(cè)量值偏大.(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知E=U+Ir,整理得I=-1rU+E根據(jù)上述表達(dá)式和圖像可知,當(dāng)I=0時(shí),E=U=2.3V.隨著電壓U增大,圖線的傾斜程度增大,即-1r增大,可判斷r答案:(1)7.0×102偏大(2)2.3減小【拓展提高】5.一實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路測(cè)量一電池的電動(dòng)勢(shì)E(約1.5V)和內(nèi)阻r(小于2Ω).圖中電壓表量程為0~1V,內(nèi)阻RV=380.0Ω;定值電阻R0=20.0Ω;電阻箱R,最大阻值為999.9Ω;S為開(kāi)關(guān).按電路圖連接電路.完成下列填空.(1)為保護(hù)電壓表,閉合開(kāi)關(guān)前,電阻箱接入電路的電阻值可以選Ω(填“5.0”或“15.0”);

(2)閉合開(kāi)關(guān),多次調(diào)節(jié)電阻箱,記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U;(3)根據(jù)圖甲所示電路,用R、R0、RV、E和r表示1U,得1U=(4)利用測(cè)量數(shù)據(jù),做1U-R甲乙(5)通過(guò)圖乙可得E=V(保留兩位小數(shù)),r=Ω(保留一位小數(shù));

(6)若將圖甲中的電壓表當(dāng)成理想電表,得到的電源電動(dòng)勢(shì)為E',由此產(chǎn)生的誤差為E'-EE×100%=解析:(1)由題圖甲知,定值電阻與電壓表并聯(lián),總電阻R并=R0RV19Ω,干路允許的最大電流為Im=U0R并電路中的總電阻最小值約為Rmin=EIm=1.51閉合開(kāi)關(guān)前電阻箱接入電路的電阻值R=Rmin-R并-r>7.5Ω,因此閉合開(kāi)關(guān)前電阻箱接入電路的電阻值選15.0Ω.(3)根據(jù)圖甲所示電路:E=U+I(r+R),干路電流I=URV+聯(lián)立整理得1U=rR0(5)由以上分析可知,結(jié)合圖乙圖像取點(diǎn)如圖所示:圖像斜率k=1.48-1.0223.5-10V-1Ω-1≈0.0341V-1Ω-1=20.0Ω,解得E≈1.54V,將1U=1.48V-1,R=23.代入1U=rR0解得r=0.9Ω.(6)由以上結(jié)論可知,