广东省河源市龙川县第一中学高中物理 第二章 测定电源的电动势和内阻测试题 新人教版选修31.doc

实验：测定电池的电动势和内阻一、实验原理：图11、根据闭合电路欧姆定律，路端电压u=e-ir，改变外电阻r，测得多组u、i，代入公式可求得多组e、r数值，取其平均值作为电池电动势和内电阻。实验原理如图1所示。e rsr图3vae rsr图22、由公式e=u+ir可得e=ir+ir，改变外电阻r可得到多组i、r，代入公式可得多组e、r的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图2所示。3、由公式e=u+ir可得e=u+r，改变外电阻r可得到多组u、r，代入公式可得多组e、r的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图3所示。二、实验方法：利用水果电池或选用已使用过一段时间的1号干电池做实验效果较好，因为它们的内阻较大。图4三、数据处理：公式u=e-ir对于一定的电池来说e，r是常量，可将u、i看做一个一次函数的表达式，它的ui图象是一条直线；以i为横坐标，u为纵坐标，用测定的几组i、u值画出u-i图象，如图4所示，直线跟纵轴的交点即为电动势e值，直线斜率的绝对值即为内电阻r的值。四、注意事项：1、为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池)。2、干电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势e会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过o.3 a，短时间放电不宜超过0.5 a，因此，实验中不要将i调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。3、在画u-i图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。4、干电池内阻较小时，路端电压u的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画u-i图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标i必须从零开始)，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。五、误差分析：1、第一种实验电路（图1）u=e-ir中的i是通过电源的电流，u是电源两端电压；本实验用图1所示的电路是存在系统误差的，这是由于电压表分流iv，使电流表示数i测小于电池的输出电流i真。i真=i测+iv，而，u越大，iv越大，u趋于零时，iv也趋于零。它们的关系可用图5表示，测量图线为ab，真实图线为a/b。由图线可以看出r和e的测量值都小于真实值，即r测r真，e测r真。（内阻测量误差非常大）图7iueu1u2i1i2ui测i真av图6图5iuiv1iv2e真e测u1u2i1i2aba/【范例精析】例：用如图8所示的电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图9所示的ui图，由图可知 （ ）a.电池电动势的测量值是1.40vb.电池内阻的测量值是3.50c.外电路发生短路时的电流为0.40ad.电压表的示数为1.20v时电流表的示数i/=0.20ai/au/v1.401.201.000i/0.4图 9av图8解析 由全电路欧姆定律u=e-ir知当i=0时，u=e。ui直线的斜率表示电源的内阻，则u轴的电压刻度不是从零开始的，ui图线的横截距不再表示u=o时的短路电流，而是表示路端电压1v时的干路电流是0.4a, 因为，从图中易知，所以i/=0.2a 正确选项是a、d。拓展 本题主要考查测电动势和内阻实验中ui图象的意义，同时考查学生由图象提取信息的能力。解题的关键是要理解开路电压就是电动势，图线斜率的绝对值是内电阻。理解测量电动势和内电阻的原理和方法，掌握全电路欧姆定律公式u=e-ir的应用，是解决这类问题的关键，又如：例2：利用电流表和电压表测一节干电池的电动势e和内电阻r，电路如图10所示，图中r1为粗调滑动变阻器，r2为微调滑动变阻器，实验中得到的四组数据如表中所示：i/ma50.075.0100.0150.0u/v1.351.351.201.05av图10e，rsr1r2（1）表中数据经处理后，可以确定电动势e=_v，内阻r=_.（2）现有滑动变阻器：a（10，1a），b （500，0.5a）, c（500，0.1a）,那么在本实验中，滑动变阻器r1应选用_,r2应选用_. 提示：第二组数据有明显偏差，舍去不用。参考答案：1.5；3 b；a图11能力训练1、某同学用电压表和电流表测量电源电动势。调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数,并多次重复,画出的u-i图线如图11所示,则该电源的电动势e=_v.内阻r=_. 2、用伏安法测定电池电动势和内电阻的实验时，有下列实验步骤：a打开电键，切断电路b恰当选择实验器材，按电路原理图连好电路c调节滑动变阻器的滑片，减小接入电路的电阻，记录一组电流表和电压表的示数d把滑动变阻器的滑片滑至一端，使接入电路的电阻最大f逐次减小滑动变阻器接入电路的电阻，记录多组电流表和电压表的示数e闭合电键接通电路把以上步骤的序号按合理的顺序填写在横线上：_. 3、要测定一节干电池的电动势和内阻，除电池、导线、开关外，可采用下列哪组仪器进行（ ）a1只电流表、1只电阻箱 b1只电压表、1只定值电阻c1只电流表，1只滑动变阻器 d1只电流表、1只电压表和1只滑动变阻器4、如图所示,用电压表和电流表测量电池的电 动势和内电阻有两种电路.（1）如果采用甲电路,测得的电动势e比真 实值_,内电阻的的测量值比真实值_; 如果选用乙电路进行测量,则电动势的测量值比真实值_,内电阻的测量值比真实值_。（以上填“相同”、“偏大”或“偏小”) (2）由于一般电池的内电阻较小(比电压表小得多,与电流表内阻差不多),因此为了使测量结果比较准确,应该选用图_所示的电路.5、利用如图12电路可以测出电源电动势和内阻。当滑动变阻器的滑动触点在某一位置时，电流表和电压表的读数分别是0.2a和1.98v.把变阻器的滑动触点移到另一个位置时,电流表和电压表的读数分别是0.40a和1.96v.求电源的电动势和内阻. 图12u/vi/a图136、某同学做测量电池电动势和内阻的实验时，测得数据如下：i（a）0.150.250.350.450.55u（v）1.301.201.100.950.85（1）依此数据，在坐标图12913中作出ui图线（2）实验中测得电池电动势e=_；内阻r=_.8(2001年上海)要求测量由两节干电池组成的电池组的电动势e和内阻r（约几欧姆），提供下列器材：电压表v1(量程3v，内阻1k)、电压表v2(量程15v，内阻2 k)、电阻箱(o一9999)、电键、导线若干。 某同学用量程为15v的电压表连接成如图15所示的电路，实验步骤如下： (1)合上电键s，将电阻箱r阻值调到r1=10，读得电压表的读数为u1。图15 (2)将电阻箱r阻值调到r2=20 ，读得电压表的读数为 u2，由方程组解出e、r。为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中应做哪些改进?19.5v，0.5 2bdecfa 3ad 4（1）相同；偏大；偏小；偏小 （2）乙 50.1；2v6（1）略；（2）1.5v， 1 7应选用量程为3v的电压表，改变电阻箱阻值r，读取若干个u的值，由i=u/r计算出电阻的值，然后画出ui的图线，得到e，r。【典型例题】用电流表和电压表测定电池的电动势e和内电阻r，所用的电路如图2.6-5所示，一位同学测得六组数据如下表中所示。 组别 i(a) u(v) 1 0.12 1.37 2 0.20 1.32 3 0.31 1.24 4 0.32 1.18 5 0.50 1.10 6 0.57 1.05 （1）试根据这些数据在图2.6-6中作出u-i图线。 （2）根据图线得出电池的电动势e=_1.46v _v,电池的内电阻r= _0.72 _ 。 （3）若不作出图线，只选用其中两组u和i数据，可利用公式e=u1+i1r,e=u2+i2r算出e和r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第_3_组和第_4_组的数据，求得e和r误差最大。 【针对训练】1、在测定电源电动势和内阻的实验中，为使实验效果明显且不会损坏仪器，应选择下列电源中的（ ）a内阻较大的普通干电池 b内阻较小的普通蓄电池c小型交流发电机 d小型直流发电机2、下面给出了几种用伏安法测电池电动势和内阻的实验中的数据处理方法，其中既科学、直观，又能减小偶然误差的方法是（ ） a测出两组i、u的数据，代入方程组e=u1+i1r和e=u2+i2r中，既可求出e和rb多测几组i、u的数据，求出几组e和r，最后分别求出其平均值 c测出多组i、u的数据，画出u-i图象，再根据图象求e、rd多测出几组i、u的数据，分别求出i和u的平均值，用电压表测出开路时的路端电压即为电动势e，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r3、为测定某一电池的电动势和内电阻，下面几组器材中，能完成实验的是 ( )a一只电流表、一只电压表、一只变阻器、开关和导线 b一只电流表、两只变阻器、开关和导线 c一只电流表、一只电阻箱、开关和导线 d一只电压表、一只电阻箱、开关和导线 【能力训练】 1、下列关于电源电动势的说法中，正确的是a在某电池的电路中每通过2c的电荷量，电池提供的电能是4j，那么这个电池的电动势是0.5vb电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大c无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变d电源的电动势越大，电源所提供的电能就越多 2、下列关于闭合电路的说法中，错误的是a电源短路时，电源的内电压等于电动势b电源短路时，路端电压为零c电源断路时，路端电压最大d电源的负载增加时，路端电压也增大3、如图2.6-8所示是两个不同电源的u-i特性曲线，下列判断正确的是（ ）a动势e1=e2，发生断路时的电流i1i2 b势e1=e2，内阻r1r2 c动势e1e2，内阻r1r2 d两电源的工作电流变化量相同时，电源2的 路端电压变化大 4、图2.6-9所示为根据某次实验记录数据画出的u-i图象，下列关于这个图象的说法正确的是（ ） a线与纵轴的交点可知，电源的电动势e=3vb截距表示短路电流，即i短=0.6acr=e/i短，计算出待测电源的内阻为5dr=u/i，计算出待测电源的内阻为15、测干电池（电动势约为1.5v，内阻约为2）的电动势和内阻的实验中，下列可选用的变阻器和电压表为 ( ） a电压表量程为15v b电压表量程为3v c变阻器为20，1a d变阻器为500,0.1a 6、如图2.6-10所示为“测定电源电动势和内阻”的实验电路图通过变阻器阻值的改变得到两组数据（u1,i1）和（u2,i2)，则下列说法正确的是 ( )a如果两个表的示数是准确的，则r=(u2-u1)/(i1-i2） b如果两个表的示数是准确的，则r=（u1-u2）/(i1-i2） c受rv的大小影响，e、r的测量值比真实值偏小drv越大，对e,r的影响越小 7、如图2.6-11所示的电路中，r1、r2为标准电阻。测定电源电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值比真实值_,内阻的测量值比真实值_测量误差产生的原因是_。 8、如图2.6-12所示，图线a为电源的u-i特性曲线，图线b是电阻r的伏安特性曲线，用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的输出功率为_w， 电源的效率为_。9、为了测定干电池的电动势和内阻，先用下列器材：a.1.5v干电池两节；b.电压表（0-3v-15v）；c.电流表（0-0.6a-3.0a）；d.滑动变阻器（0-20）；e.滑动变阻器（0-1000）； f.电阻箱（0-999