2019高中物理 第二章 恒定电流 10 实验测定电池的电动势和内阻练习 新人教版选修3-1.doc

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1、11010 实验实验: :测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻知识点一 实验原理、实验电路和实验步骤 1.如图 L2-10-1 所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内阻的电路,电路中 R1、R2为已知阻值的电阻.下列说法中正确的是( )图 L2-10-1 A.只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻 B.只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻 C.只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻 D.三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内阻 2.某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为 020,连接电路的实物图如图 L2-10-2

2、 所示.图 L2-10-2 (1)该学生接线中错误或不规范的做法是 . A.滑动变阻器不起变阻作用 B.电流表接线有错 C.电压表量程选用不当 D.电压表接线不妥 (2)请在下面的虚线框中画出这个实验的正确电路图.知识点二 实验器材、数据处理和误差分析 3.测定干电池的电动势和内阻的实验电路如图 L2-10-3 所示,请回答下列问题. (1)现备有以下器材: A.干电池 1 个; B.滑动变阻器(050); C.电压表(量程为 3V); D.电压表(量程为 15V); E.电流表(量程为 0.6A);2F.电流表(量程为 3A).图 L2-10-3 其中电压表应选 ,电流表应选 .(填字母代号

3、) (2)图 L2-10-4 是根据实验数据作出的U-I图像,由此可知这个干电池的电动势E= V, 内阻r= . 图 L2-10-4 4.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图 L2-10-5 所示,一位同学 测得的六组数据如下表所示.图 L2-10-5组别123456 电流I/A0.12 0.20 0.31 0.38 0.50 0.59 电压U/V1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)试根据这些数据在图 L2-10-6 中作出U-I图线.图 L2-10-6 (2)根据图线求出电池的电动势E= V,电池的内阻r= . 5.要精确测量一个直流电源的电

4、动势和内阻,提供下列实验器材: A.待测电源(电动势约为 4.5V,内阻约为 2); B.电流表 A(量程为 0.6A,内阻为 1); C.电压表 V1(量程为 15V,内阻为 3k); D.电压表 V2(量程为 3V,内阻为 2k); E.定值电阻R1=500; F.定值电阻R2=1000; G.滑动变阻器R(阻值范围为 020); H.开关及导线. (1)该实验中电压表应选 ,定值电阻应选 .(填字母代号). (2)在虚线框中画出实验电路图.3(3)若将滑动变阻器滑到某一位置,读出此时电压表读数为U,电流表读数为I,从理论上分析,电源电动势E和内阻r间的关系式应为E= . 6.在“测定一节

5、干电池的电动势和内阻”的实验中,备有下列器材:A.干电池(电动势E约为 1.5V,内阻r小于 1.5);B.电流表 G(满偏电流为 3mA,内阻Rg=10);C.电流表 A(量程为 0.6A,内阻约为 0.1);D.滑动变阻器R1(020,10A);E.滑动变阻器R2(0100,1A);F.定值电阻R3=990;G.开关、导线若干.(1)为了方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器为 (填字母代号). (2)请在虚线框中画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图.(3)图 L2-10-7 为某同学根据正确的实验操作得到的数据作出的I1-I2图线(I1为电流表 G的示

6、数,I2为电流表 A 的示数),由该图线可得被测干电池的电动势E= ,内阻r= .图 L2-10-7 7.在测电源电动势和内阻的实验中,用电源、电阻箱、电压表连成如图 L2-10-8 所示的电路.一位同学记录的 6 组数据如下表:4图 L2-10-8R/2.03.06.0101520 U/V1.30 1.36 1.41 1.48 1.49 1.50根据这些数据选取适当的坐标轴,并在如图 L2-10-9 所示的方格纸上画出图线,根据图线读出电源的电动势E= V,电源的内阻r= . 图 L2-10-9 8.在测量“水果电池的电动势和内阻”的实验中,将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内就构成了简单的

7、“水果电池”,其电动势约为 1.5V,可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V、额定电流为 0.3A 的手电筒上的小灯泡.原因是流过小灯泡的电流太小了,经实验测定电流约为 3mA.现有下列器材:待测“水果电池”;电流表 A(满偏电流为 3mA,电阻约为 10);电压表 V(量程为 01.5V,电阻约为 1000);滑动变阻器R1(030);滑动变阻器R2(030k).开关、导线等.(1)本实验选用图 L2-10-10 甲所示的实验原理图,应该选的滑动变阻器是 (填写仪器代号). 图 L2-10-10 (2)在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值得到U-I图像如图乙所示,根据图中所给数据

8、,则“水果电池”的电动势E= V,内阻r= . (3)若不计测量中的偶然误差,用这种方法测量得出的电动势和内阻的值与真实值相比较,电动势E (选填“偏大” “相等”或“偏小”),内阻r (选填“偏大” “相等”或“偏小”). 51.D 解析图甲中可用E=I1(r+R1)、E=I2(r+R2)求得电池的电动势和内阻,图乙中可用 E=U1+r、E=U2+r求得电池的电动势和内阻,而图丙中可用E=U1+I1r、E=U2+I2r求 得电池的电动势和内阻,故三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内阻,D 正确. 2.(1)ABD (2)如图所示解析要使滑动变阻器起变阻的作用,则必须使接入电路的两根导线

9、中有一条接在下面的 接线柱上,另一条接在上面的金属杆的一端,图中滑动变阻器起不到变阻的作用;电流表和电 压表接入电路时,选择好恰当的量程后,要特别注意“+” “-”接线柱的接线是否正确,不然 的话,极易损坏电表,图中电流表的“+” “-”接线柱的接线出现错误;干电池的电动势为 1.5V,电压表量程选用适当,但电压表不能直接并联到电源两端,因为开关断开后,电压表仍 有示数. 3.(1)C E (2)1.5 1.0 解析(2)U-I图像在纵轴上的截距等于干电池的电动势,为 1.5V,图线的斜率的绝对值等于 电源内阻,r=1.0. 4.(1)如图所示(2)1.45 0.69 解析(1)作图线时应使尽

10、可能多的点落在直线上,个别偏离太大的点应舍去,图线如图所示. (2)由图线与纵轴的交点可得电动势E=1.45V,图线的斜率的绝对值表示电池的内阻,得 r=0.69. 5.(1)D F (2)略 (3)U+(1+r)I或U+r 解析(1)待测电源的电动势约为 4.5V,用量程为 15V 的电压表 V1误差大,选用量程为 3V 的 电压表 V2,需串联电阻扩大量程,串联的定值电阻R=1k. (2)如图所示.或 (3)由闭合电路的欧姆定律,对甲图,有E=U+(1+r)I,对乙图,有E=U+ r. 6.(1)D (2)如图所示 (3)1.45V 0.6967.1.52 0.34 解析由记录的六组数据可

11、求出各电阻值对应的电流,由题表可得下表数据:U/V1.301.361.411.481.491.50I/A0.650.450.240.150.100.075用纵轴表示U,横轴表示电流I.用描点法描出U-I图线(如图所示),纵坐标上截距为 1.52V, 所以E=1.52V.由E=U+Ir可知图线斜率的绝对值为电源内阻,得r=0.34.8.(1)R2 (2)1.5 500 (3)相等 偏大 解析(1)“水果电池”电动势约为 1.5V,与小灯泡连接后电流约为 3mA,估算其内阻约为 500,要使电路电流变化范围大一些,需要选用与电源内阻接近的滑动变阻器,故选用R2. (2)根据图像可知,纵轴截距表示电动势,斜率的绝对值的 1000 倍表示内阻.故电动势为 1.50V,内阻为 500. (3)根据欧姆定律可知电动势E测量值等于真实值,而内阻测量值大于真实值,因为还包含电 流表内阻.