高中物理 4.3 测量电源的电动势和内电阻 每课一练 鲁科版选修31.doc

4.3测量电源的电动势和内电阻每课一练1用如图实410所示的电路测量电池电动势和内电阻时，若有两只电压表v1、v2量程相同，内阻分别为rv1、rv2，且rv1rv2；两只电流表a1、a2 图实410量程相同，内阻分别为ra1、ra2，且ra1ra2，在实验中，为了使e、r的测量值更精确一些，选择的电表可以是 ()av1与a1bv1与a2cv2与a1 dv2与a2解析：本实验的系统误差主要来源于电压表内阻对电路的影响，电压表内阻越大，电流表所测电流越接近于干路中的电流的真实值，所测电池的内阻也越接近电池内阻的真实值，故电压表选用内阻大的好，而电流表内阻对本实验无影响，因为电流表内阻与r是串联，不需知道r与ra的值，故电流表选用哪一个都可以故选a、b.答案：ab2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实411所示该学生接线中错误的和不规范的做法是 ()图实411a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电压表接线不妥解析：由图中接线可知，滑动变阻器连成定值电阻起不到变阻作用，电流表正、负极连错，电压表始终有读数，电压表量程为3 v符合实验要求，电压表接线应接到开关外侧，故a、b、d三项中不规范答案：abd3在测一节干电池(电动势约为1.5 v，内阻约为2 )的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选用：a电压表量程为15 v，b电压表量程为3 v，a变阻器为(020 ，3 a)，b变阻器为(0500 ，0.2 a)电压表应该选_(选填“a”或“b”)，这是因为_；变阻器应该选_(选填“a”或“b”)，这是因为_解析：干电池的电动势1.5 v，而a电压表量程是电动势(1.5 v)的10倍，读数误差较大，故应选b电压表；b变阻器的电阻值太大，额定电流又过小，故应选a变阻器答案：ba电压表量程过大，读数误差较大ab变阻器额定电流过小，阻值太大4某研究性学习小组利用图实412甲所示电路测量电池组的电动势e和内阻r.根据实验数据绘出如图实412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_v，r_.图实412解析：由ei(rr)得，rr，则r图象的斜率即为电池组电动势的大小，即e2.4(或2.5) v，图象纵轴截距的绝对值为电池组的内阻r1 .答案：2.4(或2.5)15某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5 v的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池)，如图实413甲所示为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室提供了下列器材：图实413a电流表g(满偏电流10 ma，内阻10 )b电流表a(00.6 a3 a，内阻未知)c滑动变阻器r(0100 ，1 a)d定值电阻r0(阻值990 )e开关与导线若干(1)请根据实验器材，自行设计电路画在方框乙中(2)丙图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的i1i2图线(i1为电流表g的示数，i2为电流表a的示数)，则由图线可以得到被测电池的电动势e_v，内阻r_.解析：(1)器材中给出了一个内阻已知的电流表g和一个定值电阻r0，可考虑将它们改装成一个量程为10 v的电压表，然后用伏安法测层叠电池的电动势和内阻因电流表a的内阻未知，故需用安培表外接法，电路图见答案(2)由电路结构有ei1(r0rg)(i1i2)r，由i1i2图线知i1与i2相差两个数量级，则可认为i1i2i2，故有i1i2.再结合i1i2图线可得9.0 ma，1.0102，有e9.0 v，r10.0 .答案：(1)电路图(2)9.010.06现有一种特殊的电池，它的电动势e约为9 v，内阻r约为50 ，已知该电池允许输出的最大电流为50 ma，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图实414所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，r为电阻箱，阻值范围09999 ，r0是定值电阻，起保护电路的作用(1)实验室备有的定值电阻r0有以下几种规格：a10 2.5 w b100 1.0 wc200 1.0 w d2000 5.0 w本实验应选_(2)该同学接入符合要求的r0后，闭合开关s，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图实415所示的图线(已知该直线在y轴的截距为0.1 v1)则根据该同学所作出的图线可求得电池的电动势e为_v，内阻r为_.图实414图实415解析：根据电池的参数，起保护作用的定值电阻的最小值为rr 50 130 ，所以定值电阻应选c；由题中所给图线，根据闭合电路欧姆定律可知：eur，纵截距为电动势的倒数，故电源电动势的值为10 v；电源的内电阻为图线的斜率的e倍，即r46 .答案：(1)c(2)104627某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 的保护电阻r0，实验电路如图实416甲所示(1)连好电路后，当该同学闭合开关时，发现电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是_(2)按电路原理图甲及用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接c、d时的实物电路图乙用笔画线代替导线连接起来图实416图实417(3)排除故障后，该同学顺利完成实验，测定下列数据，根据数据在下面坐标图中画出ui图线，由图实417知：电池的电动势为_，内阻为_i/a0.100.170.230.30u/v1.201.000.800.60(4)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验的系统误差的原因是：_.(5)实验所得的电池的电动势和内阻的测量值与真实值比较，e测_e真，r测_r真(填“”)解析：(1)由两表笔接c、d时，多用电表示数与电压表示数相同知断点必在c、d两点之间，而各接线柱接触良好，则必是r发生了断路(2)如图所示(3)ui图如图所示，由ui(rr0)e及所测数据，可求得e和r.e1.5 v，r0.5 .(4)因电压表不是理想电表，电流表外接造成测得电流比通过电源的电流偏小(5)测得电动势实为只将电压表接在电源上时测得的电压，测得内阻实为将电压表为电源内阻并联后的总电阻，故电动势和内电阻测量值均小于真实值答案：(1)r断路(2)见解析(3)ui图线见解析1.5 v0.5 (4)电压表电阻分流(5)8两位同学在实验室中利用如图实418(a)所示的电路测定定值电阻r0、电源的电动势e和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头p向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表a和电压表v1的测量数据，另一同学记录的是电流表a和电压表v2的测量数据并根据数据描绘了如图实418(b)所示的两条ui图线回答下列问题：图实418(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知 ()a甲同学是根据电压表v1和电流表a的数据b甲同学是根据电压表v2和电流表a的数据c乙同学是根据电压表v1和电流表a的数据d乙同学是根据电压表v2和电流表a的数据(2)图象中两直线的交点表示的物理意义是 ()a滑动变阻器的滑动触头p滑到了最右端b电源的输出功率最大c定值电阻r0上消耗的功率为0.5 wd电源的效率达到最大值(3)根据图(b)，可以求出定值电阻r0_，电源电动势e_v，内电阻r_.(4)该电路中电流表的读数能否达到0.6 a，试说明理由解析：(1)从电路连接可以看出，电流表a的读数增大时，电压表v1的读数减小，电压表v2的读数增大甲同学是根据电压表v1和电流表a的数据绘制图象的，b错误，a正确；乙同学是根据电压表v2和电流表a的数据绘制图象的，c错误，d正确(2)图象中两直线的交点表示电压表v1的读数与电压表v2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，滑动变阻器的滑动触头p滑到了最左端，a错误；从图象可以得出电阻r0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，b正确；定值电阻r0消耗的功率为：pu2i1.00.5 w0.5 w，c正确；电源的效率为：ui/(ei)u/e，u越大，效率越大，d错误(3)从图象可以得出定值电阻r0的阻值为：r0u2/i1.0/0.5 2.0 ；从甲同学的图象可以得出图象在u轴上的截距为1.50 v，即