高中物理选修3518.docx

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高中物理选修3518

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:

ABC

2.（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:

BCDE

3.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=3V

B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6A

C.根据r=

计算出待测电池内阻为5Ω

D.根据r=

计算出待测电池内阻为1.0Ω

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=3.0V,选项A正确;横轴截距表示路端电压为2.4V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=

Ω=1.0Ω,选项C错误,选项D正确。

答案:

甲　AD

4.（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:

AC

5.（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0~20Ω,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:

ABD

6.（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1.40V

B.电池内阻的测量值是3.50Ω

C.外电路发生短路时的电流为0.40A

D.电压表的示数为1.20V时电流表的示数I’=0.20A

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=

Ω=1Ω。

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1V时的干路电流是0.4A,因为

=r=常数,从题图中易知,

所以I’=0.2A。

答案:

AD

7.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=

=2.9V,r=0.9Ω。

答案:

2.9V　0.9Ω

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0.6A）

C.电压表（量程3V）

D.开关S和若干导线

E.滑动变阻器R1（最大阻值20Ω,允许最大电流1A）

F.滑动变阻器R2（最大阻值300Ω,允许最大电流0.5A）

G.滑动变阻器R3（最大阻值1000Ω,允许最大电流0.1A）

（1）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

②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:

①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。

②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。

③断开开关,整理好器材。

④数据处理。

（3）引起该实验系统误差的主要原因是　。

答案:

（1）①E（或R1）　②如图所示

（2）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.E

B.E=E0,r

C.E>E0,r>r0

D.E>E0,r

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E

答案:

A

2.（多选）在用如图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中,若有两只电压表V1和V2量程相同,内阻RV1>RV2;两只电流表A1、A2量程相同,内阻RA1>RA2,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A2

C.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:

AD

3.测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V,r约为1.5Ω）。

器材:

量程3V的理想电压表V,量程0.5A的电流表A（具有一定内阻）,定值电阻R=4Ω,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0.5A,电源内电压最大约为0.5×1.5V=0.75V,路端电压最小为4.5V-0.75V=3.75V,而电压表量程为3V。

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=4.5V-0.5×（1.5+4）V=1.75V,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）

-R

4.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0.1Ω和1kΩ,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=　　　Ω。

I/A

0.12

0.20

0.31

0.40

0.50

0.57

U/V

1.37

1.32

1.24

1.16

1.19

1.05

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=1.46V,根据直线的斜率求得r=0.77Ω。

答案:

（1）见解析　

（2）1.46　0.77

5.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=10Ω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/Ω

1

400.0

350.0

300.0

250.0

200.0

2

80.0

70.0

60.0

50.0

40.0

（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=300Ω,电流约为

A≈0.03A;若R=60Ω,电流约为

A≈0.13A,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）

-R0

6.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:

0~3~15V;

B.电流表A:

0~0.6~3A;

C.变阻器R1（总电阻20Ω）;

D.变阻器R2（总电阻100Ω）;

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=　　　　Ω。

（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1.5V,所以电压表量程选0~3V,电流表量程选0~0.6A,为方便操作,滑动变阻器选R1。

（2）根据所给器材,实验电路应为伏安法,如图所示。

（3）对图上各点连线,让尽可能多的点落在直线上,未落在直线上的点均匀分布在直线的两侧（如图所示）,从图中可知E=1.5（1.47~1.52）V,r=0.5（0.47~0.52）Ω。

（4）选取第5和第6组数据,根据闭合电路的欧姆定律,因电压变化较小,而电流变化较大,这样计算得出的E和r误差较大。

答案:

（1）0~3V　0~0.6A　R1

（2）图见解析

（3）图见解析　1.5（1.47~1.52）　0.5（0.47~0.52）

（4）5　6