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【师说】2015-2016高中物理 2.10 实验 测定电池的电动势和内阻课时作业 新人教版选修3-1


实验 测定电池的电动势和内阻
基础达标 1.在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是( ) A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表示数的变化比较明显 B.应选用内阻较小的电压表和电流表 C.移动变阻器的触头时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载 D.根据实验记录的数据作 U—I 图象时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直 线上的点大致分布

在直线两侧 【解析】 旧的干电池内阻大,电压变化明显,有利于减小测 E、r 的误差,A 正确; 为了减小电表对电路的影响,电流表选内阻小的,电压表选内阻大的,故 B 错误;应使尽可 能多的点在一条直线上,不在直线上的点均匀分布在直线的两则,故 D 正确;移动变阻器的 触头时,应注意电流表不能超出其量程,C 正确.综上所述,应选择 B. 【答案】 B 2.

(多选)在用如图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中,若有两只电压表 V1 和 V2 量程相同,内阻 RV1>RV2;两只电流表 A1、A2 量程相同,内阻 RA1>RA2,在该实验中,为了使 E、 r 的测量精确些,选择的电表可以是( ) A.V1 和 A2 B.V2 和 A2 C.V2 和 A1 D.V1 和 A1 【解析】 本题实验中电压表和电源相并联, 测量的结果应是二者并联后的电动势和内 阻,为了减小电压表的影响,应选内阻大的电压表,外电路中电流表与电阻串联,实际中不 要求知道电阻的阻值,将电流表和电阻合二为一即可,电流表测的就是它们的真实电流,因 此对电流表内阻无要求. 【答案】 AD 3.

(多选)如图所示,是测定两个电源的电功率和内阻的实验中得到的电流和路端电压图 象,则有( ) A.当 I1=I2 时,电源总功率 P1=P2 B.当 I1=I2 时,外电阻 R1=R2 C.当 U1=U2 时,电源输出功率,P 出 1<P 出 2 D.当 U1=U2 时,电源内部消耗的电功率 P 内 1<P 内 2 【解析】 由题图知 E1=E2,r1>r2,当 I1=I2 时,P1=E1I1,P2=E2I2,P1=P2,A 正确;I E = ,故 I1=I2 时,R1<R2,B 错误;由图看出 U1=U2 时,I1<I2,故 P 出 1=U1I1,P 出 2=U2I2, R+r P 出 1<P 出 2,C 正确;P 内=IE-IU=I(E-U),P 内 1=(E1-U1)I1,P 内 2=(E2-U2)I2,I1<I2,P 内 1<P 内 2,D 正确. 【答案】 ACD 4.(多选)欲测定电池的电动势和内阻,除待测电池、开关和导线外,配合下列仪器, 可以达到实验目的的是( ) A.一只电压表和一个电阻箱
1

B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器 C.一只电流表和一个电阻箱 D.一只电流表和一个滑动变阻器
U 【解析】 A 对应的原理表达式为 E=U+ r,B 对应的公式为 E=U+Ir.C 对应 E=I(R R +r),D 项中因不能确定滑动变阻器的阻值,故不能测 E 和 r. 【答案】 ABC 5. 某研究性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势 E 和内阻 r.根据实验数据 1 绘出如图乙所示的 R— 图线,其中 R 为电阻箱读数,I 为电流表读数,由此可以得到 E= I ________V,r=________Ω .

E 1 R+r 1 【解析】 由闭合电路的欧姆定律可知: I= , 所以 = .由图象可知, 当 =1.0 R+r I E I 1 A-1 时,R=2 Ω ;当 =3 A-1 时,R=7.8 Ω ,代入上式得:E=2.9 V,r=0.9 Ω . I 【答案】 2.9 0.9 6.现要测量某电源的电动势和内阻.可利用的器材有:电流表?,内阻为 1.00 Ω ; 电压表 ;阻值未知的定值电阻 R1,R2,R3,R4,R5;开关 S;一端连有鳄鱼夹 P 的导线 1, 其他导线若干.某同学设计的测量电路如图所示.

(1)按上图在实物图中画出连线,并标出导线 1 和其 P 端.

(2)测量时,改变鳄鱼夹 P 所夹的位置,使 R1,R2,R3,R4,R5 依次串入电路,记录对应 的电压表的示数 U 和电流表的示数 I.数据如下表所示.根据表中数据,在图中的坐标纸上 将所缺数据点补充完整,并画出 U-I 图线. I/mA 193 153 111 69 30 U/V 2.51 2.59 2.68 2.76 2.84

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(3)根据 U-I 图线求出电源的电动势 E=________V, 内阻 r=________Ω .(保留 2 位小 数) 【解析】 (1)根据电路图连接实物图,注意电流表外接,电压表并联,并标出导线 1 和其 P 端. (2)根据闭合电路欧姆定律得 E=U+I(RA+r), 则 U=E-I(RA+r), 可知 U-I 图线为直 线.根据表中的数据在坐标纸上描点,然后用一条直线把尽量多的点连接(不在直线上的点 分居直线两侧且靠近直线,偏离直线较远的点应舍去),如图所示. (3) 根据 U - I 图线可知,纵轴截距为 E =2.90 V,图线的斜率的绝对值为 r + RA = 2.90-2.50 | -3| Ω ≈2.03 Ω ,又 RA=1.00 Ω ,则电源内阻 r≈1.03 Ω . 0-197×10 【答案】 (1)连接如图所示. (2)U-I 图线如图所示. (3)2.90(在 2.89~2.91 之间均可) 1.03(在 0.93~1.13 之间均可)

能力提升 1.给你一个电阻箱,开关及导线等,如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的 电动势和内阻. (1)画出电路图. (2)实验过程中,将电阻箱拨到 4.5 Ω 时,电压表读数为 0.90 V;若将电阻箱拨到图 (a)所示的________Ω 时,电压表的读数如图(b)所示,是________V.

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(3)根据以上实验数据,可以算出该节电池的电动势 E=________V. 【解析】 (1)根据闭合电路欧姆定律:E=U+Ir.当外电路是纯电阻电路时,上式也可 U 写成:E=U+ ·r.由此可见,如果没有电流表,不能直接测得总电流 I,也可以利用部分 R U 电路的欧姆定律,由 计算得到外电路的总电流 I.当然此时必须外电路的电阻 R 可变,而且 R 阻值可直接读出,所以必须用电阻箱代替滑动变阻器. 因此如果给出电压表、电阻箱、开关和导线,也能测出一个电池的电动势和内阻,其实 验电路图如答图所示. (2)电阻箱上电阻值的大小是把面板上指示的所有电阻相加, 所以图(a)中电阻箱的电阻 是 110 Ω ;本实验是测一节干电池的电动势和内阻,所以图(b)中电压表所用量程应是 0~3 V,所以指示的电压应该是 1.1 V. U (3)由闭合电路欧姆定律 E=U+ ·r,代入数据得: R 0.90 1.1 E=0.90+ r;E=1.1+ ·r 4.5 110 联立两式解得 r=1.05 Ω E=1.11 V. 【答案】 (1)如图所示

(2)110 1.1 (3)1.11 2.用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r,所用电路如图甲所示,一位同 学测得的 6 组数据如下表所示. 组别 1 2 3 4 5 6 电流 I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 电压 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)试根据这些数据在图乙中作出 U—I 图线.

(2)根据图线求出电池的电动势 E=________V,电池的内电阻 r=________Ω . (3)若不作出图线,只选用其中两组 U 和 I 的数据,用公式 E=U+Ir 列方程求 E 和 r,
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这样做可得出误差很大的结果,其中选用第________组和第________组的数据,求得 E 和 r 误差最大. 【解析】 (1)如图

1.46-1.00 (2)读图,纵轴截距表示电动势 E=1.46 V,斜率大小表示内阻 r= Ω ≈0.71 0.65 Ω (3)选两组数据用公式 E=U+Ir 列方程求 E 和 r 等效于连接图线上两点作直线求 E 和 r, 而第 3 组和第 4 组所连直线偏离所画直线最大,故选第 3、4 组求 E 和 r,误差最大. 【答案】 (1)见解析图 (2)1.46 0.71 (3)3 4 3.利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为: 干电池:电动势约为 1.5 V,符号 电压表:量程 1 V,内阻 998.3 Ω ,符号 V. 电流表:量程 1 A,符号 A. 滑动变阻器:最大阻值 10 Ω ,符号 电阻箱:最大阻值 99 999.9 Ω ,符号 单刀单掷开关一个,符号 导线若干 (1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内,要求在图中标出电压 表、电流表的接线柱的正负.

(2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的________ 倍,电阻箱阻值为________Ω .

【解析】 电动势 E=1.5 V,电压表量程 U=1 V,所以应扩大为原量程的两倍,U′= 2U=2 V,使 U′>E.电阻箱的电阻 R1=RV=998.3 Ω ,因为串联电路按电阻正比分压,则 U1 =UV,则 U 外=U1+UV=2UV,达到扩大为原量程的两倍的目的. 电流表、电压表和正接线柱应与电源正极相连. 【答案】 (1)电路图见解析 (2)2 998.3 4.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差. (1)应该选择的实验电路是下图中的 ________________ (选填“甲”或“乙”).

(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
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A.电压表(0~15 V) B.电压表(0~3 V) C.滑动变阻器(0~50 Ω ) D.滑动变阻器(0~500 Ω )
实验中电压表应选用________; 滑动变阻器应选用________. (选填相应器材前的字母) (3)某位同学记录的 6 组数据如下表所示,其中 5 组数据的对应点已经标在图 2 的坐标 纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出 U?I 图线. 序号 1 2 3 4 5 6 电压 U(V) 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 电流 I/(A) 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势 E=________V,内电阻 r=________Ω . (5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数 U 及干电池的输出功率 P 都会 发生变化.下列的各示意图中正确反映 P-U 关系的是________.

【解析】 (1)干电池内电阻较小,远小于电压表内阻,选用甲电路时电源内电阻的测 量值相对误差小. (2)一节干电池的电动势只有 1.5 V 左右,故电压表应选用量程较小的 B,为调节方便, 滑动变阻器应选用总阻值较小的 C. (3)作图过程略,图见答案. (4)由 U=E-Ir 知 U?I 图线在 U 轴上的截距表示 E、斜率的绝对值表示 r,由图线可得 E=1.50 V,r=0.83 Ω . E-U 1 2 (5)由 P=IU= ×U= (UE-U )可知,P-U 图线是一条开口向下的抛物线,故选 C. r r 【答案】 (1)甲 (2)B C (3)如图所示

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(4)1.50(1.49~1.51)

0.83(0.81~0.85) (5)C

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