高中物理 2.10实验：测定电池的电动势和内阻同步练习 新人教版选修31.doc

10实验:测定电池的电动势和内阻a组1.(多选)在测定电池的电动势和内电阻的实验中,待测电池、开关和导线,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的()a.一只电流表和一个电阻箱b.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器c.一只电压表和一个电阻箱d.一只电流表和一个滑动变阻器解析:采用选项a,原理:e=i1r1+i1r,e=i2r2+i2r联立可求得。采用选项b,原理:e=u1+i1r,e=u2+i2r联立可求得。采用选项c,原理:e=u1+r,e=u2+r联立可求得。而选项d采用的滑动变阻器,因不知其阻值,所以无法求得。答案:abc2.(多选)用图象法求电动势和内阻时,需要描点,就是在u-i 坐标系中描出与每组i、u值对应的点,以下说法正确的是()a.这些点应当准确地分布在一条直线上,即u-i图线应通过每个点b.这些点应当基本在一条直线上,由于偶然误差不能避免,所以u-i图线不可能通过每一个点c.在画u-i图线时应当使它通过尽可能多的描出的点d.不在u-i图线上的点应大致均匀地分布在图线的两侧e.个别偏离直线太远的点,应当舍去解析:用图象法求电动势和内阻时,从理论上看u-i图线严格地说应该是一条直线,但由于偶然误差存在,这些点不可能在一条直线上,只能近似在一条直线上。因此画u-i图线时这样处理:使直线尽可能多地通过所描的点,不在直线上的点大致均匀分布在左右两侧,若某个点离直线较远,说明测量时发生较大误差,这样的点应舍去。综上所述,选项b、c、d、e正确。答案:bcde3.用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中,有两种电路可供选择,若所测干电池内阻较小,为减小内阻测量的误差,实验电路应选择图中的(选填“甲”或“乙”)图,若根据某次实验记录数据画出的u-i图象如图丙所示,下列关于这个图象的说法中正确的是(多选)。a.纵轴截距表示待测电池的电动势,即e=3 vb.横轴截距表示短路电流,即i短=0.6 ac.根据r=,计算出待测电池内阻为5 d.根据r=,计算出待测电池内阻为1.0 解析:所测干电池的内阻较小,电路图应设计为电流表相对于干电池的外接法,故应选甲电路图。u-i图象的纵截距为i=0时的路端电压,其大小等于电动势,故e=3.0 v,选项a正确;横轴截距表示路端电压为2.4 v时的电流,并非短路电流,选项b错误;u-i图象的斜率的绝对值表示电池内阻,故r= =1.0 ,选项c错误,选项d正确。答案:甲ad4.(多选)如图所示,a、b是两个独立电源a、b的路端电压u与其总电流i的关系图线,则下列说法正确的是()a.路端电压都为u0时,它们的外电阻相等b.电流都是i0时,两电源的内电压相等c.电源a的电动势大于电源b的电动势d.电源a的内阻小于电源b的内阻解析:当路端电压都为u0时,电流都为i0,由u=ir得,此时外电阻相等,选项a正确;a、b与u轴的交点不同,所以e不同,电源a的电动势大于电源b的电动势,所以在电流都是i0时,两电源的内电压不同,所以选项b错误,选项c正确;又由a、b与i轴的交点,b的大于a的,即b的短路电流较大,又b的电动势相对较小,所以b的内阻比a的内阻小,选项d错误。答案:ac5.(多选)某同学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所示。该学生接线中错误的和不规范的做法是()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.电压表接线不妥答案:abd6.(多选)用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻,根据测得的数据作出了如图乙所示的u-i图线,由图可知()a.电池电动势的测量值是1.40 vb.电池内阻的测量值是3.50 c.外电路发生短路时的电流为0.40 ad.电压表的示数为1.20 v时电流表的示数i=0.20 a解析:由闭合电路欧姆定律u=e-ir知,当i=0时,u=e。u-i图线的斜率表示电源的内阻,则r= =1 。u轴的电压刻度不是从零开始的,u-i图线的横截距不再表示u=0时的短路电流,而是表示路端电压为1 v时的干路电流是0.4 a,因为=r=常数,从题图中易知,所以i=0.2 a。答案:ad7.某研究性学习小组利用如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=,r=。解析:由闭合电路欧姆定律得,e=i(r+r),r=-r。由此知图线的斜率为电动势e,纵轴截距大小为内阻r。e=2.9 v,r=0.9 。答案:2.9 v0.9 8.在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的实验中,提供的器材有:a.干电池一节b.电流表(量程0.6 a)c.电压表(量程3 v)d.开关s和若干导线e.滑动变阻器r1(最大阻值20 ,允许最大电流1 a)f.滑动变阻器r2(最大阻值300 ,允许最大电流0.5 a)g.滑动变阻器r3(最大阻值1 000 ,允许最大电流0.1 a)(1)按如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选(填写代号)。甲为使测量尽可能精确,用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连接成实验电路(已连接了部分线),要求变阻器的滑片滑至最左端时,其使用电阻值最大。乙(2)实验步骤:按实验要求连接好电路。闭合开关前把变阻器的滑片滑至一端,使接入电路的阻值最大。闭合开关,调节滑动变阻器,使的指针有明显偏转,读取和的示数。用同样方法测量多组数据。断开开关,整理好器材。数据处理。(3)引起该实验系统误差的主要原因是。答案:(1)e(或r1)如图所示(2)电流表电流表电压表(3)电压表的分流b组1.如图所示,在用一只电压表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中,由于未考虑电压表内阻,其测量值e和r与真实值e0和r0相比较,正确的是()a.ee0,rr0b.e=e0,re0,rr0d.ee0,rr0解析:本题的实验中,电压表与电源并联,实验测得的是二者并联后的电动势和内阻。由于电压表内阻不可能是无限大,外电路断路时电压表两端电压略小于电动势,则 ee0,并联后总电阻小于电池内阻,即rrv2;两只电流表a1、a2量程相同,内阻ra1ra2,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a2b.v2和a2c.v2和a1d.v1和a1解析:本题实验中电压表与电源并联,测量的结果应是二者并联后的电动势和内阻,为减少电压表的影响,应选内阻大的电压表。外电路中电流表与电阻串联,实验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,因此对电流表内阻要求不太严格。答案:ad3.测量电源的电动势e及内阻r(e约为4.5 v,r约为1.5 )。器材:量程3 v的理想电压表v,量程0.5 a的电流表a(具有一定内阻),定值电阻r=4 ,滑动变阻器r,开关s,导线若干。(1)画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。(2)实验中,当电流表读数为i1时,电压表读数为u1;当电流表读数为i2时,电压表读数为u2。则可以求出e=,r=。(用i1,i2,u1,u2及r表示)解析:本题考查实验原理及数据处理。(1)实验中,由于电流表具有一定内阻,所以应将电流表外接。电路中最大电流即电流表a的最大测量值为0.5 a,电源内电压最大约为0.51.5 v=0.75 v,路端电压最小为4.5 v-0.75 v=3.75 v,而电压表量程为3 v。因此须将电阻r与电源串联,这样电压表所测的最大电压u=4.5 v-0.5( 1.5+4)v=1.75 v,小于电压表量程。所以实验电路图为如图所示。(2)由实验原理图可得e=u1+i1(r+r),e=u2+i2(r+r)所以e=,r=-r。答案:(1)图见解析(2)-r4.用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 和1 k,如图为所需的器材。(1)请把它们连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑片在左端时其电阻值最大。(2)一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据画出u-i图线,根据图线求出电池的电动势e=v,内阻r=。i/a0.120.200.310.400.500.57u/v1.371.321.241.161.191.05解析:(1)用伏安法测电源电动势和内阻,则实验电路图为根据电路图按要求连实验实物图,如图所示。(2)根据测量数据在u-i坐标系中描点作出u-i图线,如图所示。根据纵轴上的截距可得e=1.46 v,根据直线的斜率求得r=0.77 。答案:(1)见解析(2)1.460.775.在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图所示的实物电路。(1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)。(2)改变电阻箱的阻值r,分别测出阻值r0=10 的定值电阻两端的电压u,在下列两组r的取值方案中,比较合理的方案是(选填“1”或“2”)。方案编号电阻箱的阻值r/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点,绘出-r的图象是一条直线。若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势e=,内阻r=。(用k、b和r0表示)解析:(1)为了保护电路及电表,防止电路中电流过大,所以实验前电阻箱应置于最大值。(2)通过试值法来说明理由。若r=300 ,电流约为 a0.03 a;若r=60 ,电流约为 a0.13 a,后者电流读数大,误差小,应选2。(3)电流i=,e=i(r+r0+r),解得,r+-r图象的斜率k=,截距b=,所以电动势e=,内阻r=-r0。答案:(1)最大值(2)2(3)-r06.用伏安法测一节干电池的电动势e和内电阻r,所给的器材有:a.电压表v:0315 v;b.电流表a:00.63 a;c.变阻器r1(总电阻20 );d.变阻器r2(总电阻100 );e.开关s和导线若干。(1)为完成本实验,电压表的量程选,电流表的量程选,滑动变阻器选。(2)在虚线框内画出实验电路图。(3)如图所示的u-i图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出e=v,r=。(4)若只选用两组数据,用闭合电路的欧姆定律算出e、r,有可能误差较大。若选用第和第组数据误差最大。解析:(1)因一节干电池的电动势约为1.5 v,所以电压表量程选03 v,电流表量程选00.6 a,为方便操作,滑动变阻器选r1。(2)根