2018-2019學年高中物理 第2章 恒定電流 第10節(jié) 實驗 測定電池的電動勢和內阻練習 新人教版選修3-1.doc

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第10節(jié)　實驗:測定電池的電動勢和內阻 1.測定電源的電動勢和內電阻的實驗電路如圖: 請回答下列問題: (1)在閉合開關之前,為防止電表過載,滑動變阻器的滑動頭P應放 在　　　　處. (2)現(xiàn)備有以下器材: A.干電池1節(jié) B.滑動變阻器(0～50 Ω) C.滑動變阻器(0～1 750 Ω) D.電壓表(0～3 V) E.電壓表(0～15 V) F.電流表(0～0.6 A) G.電流表(0～3 A) 其中滑動變阻器應選　　　　,電壓表應選　　　　,電流表應選 　　　　.(填字母代號) 解析:(1)閉合開關之前,為防止電表過載,滑動變阻器的滑動頭P應放在電阻的阻值最大處,故滑動變阻器的滑動頭P應放在a處. (2)電流表和電壓表的選擇要保證安全和讀數(shù)時指針的偏轉在～之間,干電池1節(jié),電壓1.5 V,故應選擇D,量程為3 V的電壓表;在該實驗中,一般要求電流最大不超過1 A,故應選擇F,量程為0.6 A的電流表;電流值在0.1～0.6 A變化時,電路中的電阻約為R測== Ω= 15 Ω,故選擇B,50 Ω的滑動變阻器較為合適. 答案:(1)a　(2)B　D　F 2.某同學要測量一節(jié)干電池的電動勢和內電阻.他根據(jù)老師提供的以下器材:畫出了如圖所示的原理圖: ①電壓表V(量程3 V,內阻RV約為10 kΩ) ②電流表G(量程3 mA,內阻Rg=100 Ω) ③電流表A(量程3 A,內阻約為0.5 Ω) ④滑動變阻器R1(0～20 Ω,2 A) ⑤滑動變阻器R2(0～500 Ω,1 A) ⑥定值電阻R3=0.5 Ω ⑦開關S和導線若干 (1)該同學發(fā)現(xiàn)電流表A的量程太大,于是他將電流表G與定值電阻R3并聯(lián),實際上是進行了電表的改裝,則他改裝后的電流表對應的量程是　　　　A.(保留兩位有效數(shù)字) (2)為了能準確地進行測量,同時為了操作方便,實驗中應選用的滑動變阻器是　　　　(填寫器材前編號) (3)該同學利用上述實驗原理圖測得數(shù)據(jù),以電流表G讀數(shù)為橫坐標,以電壓表V讀數(shù)為縱坐標繪出了如圖所示的圖線,根據(jù)圖線可求出電源的電動勢為　　　　V. 解析:(1)改裝后電流表量程 I=Ig+=0.003 A+ A=0.60 A. (2)為使電路中電流較大,并且方便調節(jié),故實驗中應選用的滑動變阻器是阻值范圍較小的④. (3)根據(jù)E=U+Ir,則圖像的縱截距b等于電源的電動勢,由圖讀出電源的電動勢為E=1.50 V. 答案:(1)0.60　(2)④　(3)1.5 3.(2018六安高二段考)某同學利用下列器材測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻 A.待測干電池(電動勢約1.5 V,內阻約1.0 Ω) B.電流計G(滿偏電流3 mA,內阻10 Ω) C.電流表A(量程0～0.6 A,內阻約為0.1 Ω) D.電阻箱R3(0～9 999 Ω) E.滑動變阻器R1(0～20 Ω,10 A) F.滑動變阻器R2(0～100 Ω,1 A) G.開關和導線若干 (1)由于沒有電壓表,該同學用電流計G和電阻箱R3改裝成量程為3 V的電壓表,則電阻箱的阻值應調為　　　　Ω. (2)閉合開關S,調節(jié)滑動變阻器,讀出電流表相應的示數(shù)I,并計算出改裝后的電壓表的讀數(shù)U,在坐標紙中畫出了如圖2所示的UI圖像,由圖像可知E=　　　　V,r=　　　　Ω(保留兩位有效數(shù)字). (3)為了能較為準確地進行測量,以及操作方便,實驗中應選用的滑動變阻器是　　　　(填器材前的字母代號). (4)請在圖1方框中畫出實驗電路圖. 解析:(1)把電流計G改裝成3 V的電壓表,需要串聯(lián)電阻阻值 R=-Rg= Ω-10 Ω=990 Ω; (2)由閉合電路歐姆定律可知U=E-Ir,由題圖2可知,電源的電動勢E=1.5 V, r==Ω=1.0 Ω; (3)由于燈泡內阻較小,故為了便于調節(jié),滑動變阻器應選擇總阻值較小的E; (4)由題意可知,本題中采用表頭和電阻箱串聯(lián)充當電壓表,同時電流表采用相對電源的外接法,故電路圖如圖所示. 答案:(1)990　(2)1.5　1.0　(3)E　(4)如圖所示 4.在測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻的實驗中,備有下列器材: A.干電池E(電動勢約為1.5 V,內阻小于1.0 Ω) B.電流表A1(滿偏電流3 mA,內阻r1=10 Ω) C.電流表A2(0～0.6 A,內阻0.1 Ω) D.滑動變阻器R1(0～20 Ω,10 A) E.滑動變阻器R2(0～100 Ω,10 A) F.定值電阻R3(990 Ω) G.開關和導線若干 (1)為方便且能較準確地進行測量,其中應選用的滑動變阻器是 　　　　.(填字母代號) (2)請畫出利用本題提供的器材所設計的測量電池電動勢和內阻的實驗電路圖. (3)如圖為某一同學根據(jù)他所設計的實驗繪出的I1,I2圖線(I1為A1的示數(shù),I2為A2的示數(shù)),由圖線可求得被測電池的電動勢E=　　　　V,內阻r=　　　　Ω. 解析:(1)實驗中應選用較小阻值的滑動變阻器,有利于電流的變化和表的讀數(shù),故選D. (2)由于沒有電壓表,我們可以把表頭及定值電阻充當電壓表使用,利用伏安法測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻. (3)表頭的示數(shù)與定值電阻阻值的乘積可作為路端電壓處理,則由閉合電路歐姆定律可知I1(R3+RA1)=E-I2r,即I1=-;由題圖可知,圖像與縱軸的交點為 1.48 mA,則有1.48 mA=,解得E=1.48 V.由圖像可知,圖像的斜率為0.810-3,由公式得圖像的斜率等于,故=0.810-3,解得r=0.8 Ω. 答案:(1)D　(2)如圖所示 (3)1.48　0.8 (教師備用) 1.(2018淮安高二期中)在做“用電流表和電壓表測一節(jié)干電池的電動勢和內電阻”的實驗時 (1)某同學連接的實物圖如圖所示,但當開關閉合時發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)而電流表沒有示數(shù),實驗前儀器都檢查過是好的,也就是說只可能是某根連接導線斷了,那么,請你分析一下,可能發(fā)生斷路故障的導線是　　　　(寫出所有可能斷的導線的編號). (2)某同學在實驗時使用的電流表量程為0～0.6 A,電壓表量程為0～3 V,并加接了一個已知阻值的定值電阻R0,如圖(甲)所示,試說明他加接此電阻的作用是　　　　. (3)如果某同學把R0接到圖(乙)位置,那么他改變滑動變阻器的阻值,測出兩組對應的電流表和電壓表示數(shù)后,還能算出電池的電動勢和內電阻嗎?并說明簡要理由. 解析:(1)電流表示數(shù)為零,則可能斷路的導線有2,3,5,6,由于電壓表有示數(shù),則導線3不能斷路,所以可能斷路的導線有2,5,6. (2)加接了一個定值電阻R0,防止變阻器電阻過小時,電池被短路或電流表被燒壞. (3)能算出電池的電動勢和內電阻,可以把R0和電池合起來看成是一個等效電源,由E=U1+I1r和E=U2+I2r解出的是這個等效電源的電動勢和內電阻,而它的電動勢與原電池的電動勢相同,它的內電阻為被測電池的內電阻與R0之和,已知R0就可以求出被測電池的內電阻了. 答案:(1)2,5,6　(2)限制電流,避免電源短路 (3)能算出電池的電動勢和內電阻,可以把R0和電池合起來看成是一個等效電源,由E=U1+I1r和E=U2+I2r解出的是這個等效電源的電動勢和內電阻,而它的電動勢與原電池的電動勢相同,它的內電阻為被測電池的內電阻與R0之和,已知R0就可以求出被測電池的內電阻了. 2.(2018九江高二月考)某多用電表內歐姆擋“1”的內部電路圖如圖所示,歐姆調零后明明同學將電阻箱和電壓表V并聯(lián)后接在兩表筆a,b上,欲用圖示的電路測量多用電表內部的電阻r(遠小于電壓表V的內阻)和電池的電動勢E. (1)表筆a為　　　　表筆(填“紅”或“黑”). (2)改變電阻箱R的阻值,分別讀出若干組電壓表和電阻箱的示數(shù)U,R,將,的值算出并記錄在表格中,并作出圖線,如圖所示. ①根據(jù)圖線得出電動勢E=　　　　V,內部的電阻r=　　　　Ω.(結果保留三位有效數(shù)字) ②由于電壓表的分流作用,多用電表內部電池的電動勢的測量值比真實值　　　　(填“大”或“小”). 解析:(1)表筆a內部接電源的負極,則為紅表筆; (2)①由閉合電路歐姆定律可知 E=U+r;變形得=+; 可知,圖像與縱坐標的交點為電源的電動勢的倒數(shù),故有E==1.43 V; 圖像的斜率為,則有r=1.43 Ω=2.54 Ω ②當電壓表內阻為無窮大時,即為不接電阻箱時電壓表的示數(shù)為多用電表內部電池的電動勢的測量值,而電壓表兩端的電壓等于電動勢的真實值減去多用電表的內電壓,所以多用電表內部電池的電動勢的測量值比真實值小. 答案:(1)紅　1.43(1.41～1.45均可)　2.54(2.50～2.56均可) (2)小