210实验测定电池的电动势和内阻习题.docx

1、210实验测定电池的电动势和内阻习题2.10-实验：测定电池的电动势和内阻-习题D1选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好。2把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(图中左端)。3闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如下表)。4.多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。5断开电键，整理好器材。五、数据处理1公式法把测量的几组数据分别代入EUIr中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果。2图象法(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据

2、在坐标系中描点。(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧。(3)如图所示图线与纵轴交点为E。图线与横轴交点为I短。图线的斜率表示r。六、误差分析1偶然误差有读数视差和用图象法求E和r时，由于作图不准确而造成的偶然误差。2系统误差(1)采用如图甲所示电路在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压。实验中忽略了通过电压表的电流IV，从而形成误差(如图乙中带箭头线段所示)，而且电压表示数越大，IV越大。从图象角度看：当电压表示数为零时，IV0，IAI短，因此短路电流测量值真实值；E测E真；因为r测，所以r测r真。(2)如果采

3、用如图甲所示接法，则IA为电源电流真实值，理论上有EUUAIAr，其中的UA不可知，从而造成误差(如图乙中带箭头线段UA)，而且电流表示数越大，UA越大，当电流表示数为零时，UA0，电压表示数值为准确值，等于E。从图象角度看：E为真实值；I短测r真。七、注意事项1如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速。2如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池。3实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电。4在量程合适的前提下，选择内阻大一些的电压表。5当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取的小一些，且纵轴起点可不从零开始。

4、6计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r计算。八、它案设计1用电流表和电阻箱测E、r(又叫安阻法)如图所示，由EIRIr可知，如果能得到I、R的两组数据，也可以得到关于E和r的两个方程，于是能够从中解出E和r。这样，用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻。2用电压表和电阻箱测E、r(又叫伏阻法)如图所示，由EUr可知，如果能得到U、R的两组数据，同样能通过解方程组求出E和r。这样，也可以用电压表、电阻箱来测定电源的电动势和内阻。 典型例题例1.要精确测量一个直流电源的电动势和内阻，给定下列实验器材：A待测电源(电动势约为4.5 V，内阻约为2 )B电流表A1(量程0.6 A，内阻为

5、1 )C电压表V1(量程15 V，内阻为3 k)D电压表V2(量程3 V，内阻为2 k)E定值电阻R1500 F定值电阻R21 000 G滑动变阻器R(阻值范围020 )H开关及导线(1)该实验中电压表应选_(填选项前面的序号)，定值电阻应选_(填选项前面的序号)。(2)在方框中画出实验电路图。(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_。解析 (1)待测电源的电动势约为4.5 V，用量程为15 V的电压表V1误差大，选用量程3 V的电压表V2，需串联电阻扩大量程，串联的定值电阻RRV1 k，即选用R2。(2)如

6、图所示(3)由闭合电路的欧姆定律，对甲图，有EU(1 r)I，对乙图，有EUr。答案(1)DF(2)见解析图 (3)EU(1 r)I或EUr 典型例题例2.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中，供选用的器材有：A电流表(量程：00.6 A，RA1 )；B电流表(量程：03 A，RA0.6 )；C电压表(量程：03 V，RV5 k)；D电压表(量程：015 V，RV10 k)；E滑动变阻器(010 ，额定电流1.5 A)；F滑动变阻器(02 k，额定电流0.2 A)；G待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干。(1)请在题中虚线框中画出能使本实验测量精确程度高的实验电路。(2

7、)电路中电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_。(用字母代号填写)(3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路。(4)引起该实验系统误差的主要原因是_。解析(1)电路如图所示。由于在如图所示的电路中只要电压表的内阻RVr，这种条件很容易实现，所以应选用该电路。(2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；放电电流又不能太大，一般不超过0.5 A，所以电流表应选A；变阻器不能选择太大的阻值，从允许最大电流和减小实验误差来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E。(3)如图所示注意闭合开关前，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应

8、滑到最左端。(4)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用使得电流表读数(即测量值)总是比干路中真实电流值小，造成E测E真，r测r真。答案(1)见解析图(2)ACE(3)见解析图(4)电压表的分流作用 典型例题例3.在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1 k和0.1，图中为实验原理图及所需器件图。(1)在图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路。(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图中画出UI图象，根据图象读出电池的电动势E_V，求出电池内阻r_。 (3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数

9、据，用公式EUIr列方程求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第_组和第_组的数据，求得E和r误差最大。解析(1)按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示。(2)根据U、I数据，在方格纸UI坐标上找点描迹。如图乙所示，然后将直线延长，交U轴于U11.46 V，此即为电源电动势；交I轴于I0.65 A，注意此时U21.00 V，由闭合电路欧姆定律得I，则r 0.71 。(3)由图线可以看出第4组数据点偏离直线最远，若取第3组和第4组数据列方程组求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线求E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大。答案(1)见解

10、析(2)1.460.71(3)341多选在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法中错误的是()A应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显B应选用内阻较小的电压表和电流表C移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小解析：选BD在伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表，滑动变阻器阻值不能太大，如果太大不便于调节。2如图所示是利用电压表和电流表测定a、b两节电池的电动势和内阻实验时作出的UI图线，由图线可知( )AEaEb，rarbBEaEb，rarbCEaEb，rarbDEaEb，r

11、arb解析：选A图线与U轴的交点表示电动势，故EaEb，图线斜率的绝对值表示电源内阻，即rarb，A正确。3下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是()A测出两组I、U的数据，代入方程组EU1I1r和EU2I2r，求出E和rB多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值C测出多组I、U的数据，画出UI图象，再根据图象求出E、rD多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断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电池内电阻r解析：选CA中只测量两组数据求出E、r，偶然误差较大；B中计算E、r平均值虽

12、然能减小误差，但太繁琐；D中分别求I、U的平均值是错误的做法；C中方法直观、简便，C正确。4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。(1)多选该同学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电压表接线有错(2)请在虚线框内画出这个实验的正确电路图。解析：(1)滑动变阻器要起变阻的作用，必须使接入电路的两根导线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上，图中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“”、“”接线柱是否正确，不

13、然的话，极易损坏电表，图中电流表的“”、“”接线柱无错误；干电池的电动势为1.5 V，电压表量程适当；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，且电压表“”、“”接线柱有错。综上，本题应选AD。(2)电路图如图所示。答案：(1)AD(2)见解析图5某同学利用一只电流表和一个电阻箱测定电源的电动势和内电阻，使用的器材还有开关一个、导线若干，实验原理如图甲所示。(1)在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成其余电路的连接。(2)调节电阻箱，示数如图丙所示，读得电阻值是_。(3)接通开关，多次改变电阻箱的阻值R，同时读出对应的电流表的示数I，并作记录，画出R关系图线，如图丁

14、所示。则图线斜率的物理意义是_；若电流表内阻RA0.1 ，由图线求得电源的电动势E_V，内阻r_。解析：(1)根据电路图甲连接实物图乙可以从电源的“”接线柱开始连接到电阻箱的左侧接线柱，其右侧接线柱连接到电流表的“”接线柱，再把“”接线柱连接到开关的右侧接线柱。(2)电阻箱的读数是用“黑三角”所对的数字乘下面的倍数，然后把它们相加即可，为2.3 。(3)由闭合电路欧姆定律得EI(rRRA)得RE(rRA)，结合图丁知图线斜率表示电源电动势，大小为1.4 V，图线与纵轴的交点为rRA0.7 ，因RA0.1 ，即可得到电源内电阻r0.6 。答案：(1)见解析图(2)2.3(3)电源电动势1.40.

15、66在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(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_(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R010 的定值电阻两端的电压U。下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是_(填“1”或“2”)。(3)根据实验数据描点，绘出的 R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)实验中电阻箱起到改变电路中的总电阻和分压的作用，为了确保仪器的安全，应先将电阻箱的电阻调到最大值。(2)电压表的量

16、程为3 V，故电阻箱两端的最小电压为6 V，根据串联电路的特点可知，解得R120 ，即电阻箱接入电路的最小阻值为20 。在实验时，为了减小读数误差，所用电表的指针偏转角度一般不小于其量程的，当电压表示数为1 V时，由，得R80 ，即电阻箱接入电路的最大阻值为80 ，所以选择方案2较合理。(3)根据闭合电路欧姆定律可得E(R0Rr)。变形为R，由题意得斜率k，截距b，解得电动势E，内阻rR0。答案：(1)最大值(2)2(3)R07甲同学设计了如图甲所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为01.5 V，内阻很大

17、)，电阻箱R(099.99 )，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。(1)先测电阻R1的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r和对应的电压表示数U1；保持电阻箱示数不变，_，读出电压表的示数U2，则电阻R1的表达式为R1_。(2)甲同学已经测得电阻R14.8 ，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值。该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的 图线，则电源电动势E_V，电阻R2_。(3)利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1，乙同学测电源电动势E和电阻R2阻

18、值的做法是：闭合S1，将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了相应的 图线，根据图线得到电源电动势E和电阻R2。这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围_(填“较大”“较小”或“相同”)，所以_同学的做法更恰当些。解析：(1)将S2切换到a时，电压表示数为U1，电阻箱电阻为r，则电路中电流I1；将S2切换到b时，电压表示数为U2，则电路中电流为I2，由于I1I2，解得R1r。(2)由闭合电路欧姆定律得EU(R1R2)，整理得，由图乙可得0.7，故E1.43 V，将2.8，0.5代入上式得R21.2 。(3)由于电压表量程较小，测得数据范围较小，测量误差较大，所以甲同学的做法更恰当些。答案：(1)将S2切换到br(2)1.43 1.2(3)较小甲