3、某同学用下列器材测一节蓄电池的电动势和内电阻。
蓄电池的电动势约为3V,内电阻很小。
A.量程是0.6A,内阻约为0.5Ω的电流表;
B.量程是3V,内阻约为6KΩ的电压表;
C.量程是15V,内阻约为30KΩ的电压表;
D.阻值为0—1KΩ,额定电流为0.5A的滑动变阻器;
E.阻值为0—10Ω,额定电流为2A的滑动变阻器;
F.定值电阻
,额定功率4W;
G.电键S一个,导线若干。
(1)为减小实验误差,电压表应选择____(填器材代号),电路图中的导线应连接到______(填“①”或“②”),改变滑动变阻器阻值的时候,为了使电压表和电流表的读数变化比较明显,滑动变阻器应选择______(填器材代号)。
(2)用上图的实验电路进行测量,读出电压表和电流表的读数,画出对应的U-I图线如图a所示,由图线可计算出该蓄电池的电动势E=______V,内电阻r=______Ω。
(结果保留两位有效数字)
(3)另有一电阻的U−I图线如图中b所示,若把该电阻单独与这节蓄电池连接成闭合回路,电源两端的电压为__________V。
(结果保留三位有效数字)
【答案】
(1)B①E
(2)3.21.0(3)2.67
4、某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻,实验室准备了下列器材:
A.待测干电池E(电动势约为1.5V,内阻约为1Ω)
B.电流表G(满偏电流3.0mA,内阻为100Ω)
C.电流表A(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流为2A)
E.滑动变阻器R2(0~1kΩ,额定电流为1A)
F.定值电阻R0(阻值为900Ω)
G.开关一个,导线若干
(1)为了能比较准确地进行测量,同时还要考虑操作的方便,实验中滑动变阻器应选。
(2)根据题意在图中画出该实验所需要的电路图。
(3)根据电路图,将实物图连接起,组成完整的电路。
(4)如图所示,是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线,其中纵坐标I1为电流表G的示数,横坐标I2为电流
表A的示数,由图可知,被测干电池的电动势为V,内电阻为Ω(保留2位有效数字)。
【答案】
(1)D
(2)如下图所示(3)如图所示(4)1.4
0.67
5、某同学要测量由三节相同的干电池串联组成的电池组的电动势E和内电阻r,实验室提供的器材除了开关、导线外,还有:
A.待测电池组
B.电流表A(量程0∼500mA,内阻等于5Ω)
C.电压表V1(量程0∼3V,内阻等于3kΩ)
D.电压表V2(量程0∼15V,内阻等于15kΩ)
E.定值电阻R1=9kΩ
F.定值电阻R2=2kΩ
G.滑动变阻器RL1(0∼50Ω)
H.滑动变阻器RL2(0∼1kΩ)
要求测量结果尽量准确、能测量多组数椐且滑动变阻器调节方便。
该同学设计的测量电路如图甲所示。
①电路中的电压表V应选择;定值电阻R应选择;滑动变阻器RL应选择;(填各元件前的字母代码)
②该同学在实验中测出多组电流表A和电压表V的示数,根据记录数据作出的U−I图象如图乙所示,根据图象可求得:
待测电池组的电动势E=___V,内阻r=___Ω。
(结果保留两位有效数字)
【答案】
(1)C;F;G;
(2)4.0;7.5。
6、如图甲所示的电路是实验室测量电源的电动势与内阻的电路图.
(1)按照电路(甲)进行实验,根据测得的U、I数据,画出U—I图象,如图(乙)所示,则电动势E=,内阻r=,电动势的测量值与真实值相比(填“偏大”“相等”或“偏小”),内阻的测量值与真实值相比(填“偏大”“相等”或“偏小”)。
(2)如果在电路甲的适当位置添加一只单刀双掷开关,用来改变电压表接入电路的方式,就能够最大程度的消除误差,请在虚线框内画出改进后的电路图。
(3)简要写出利用改进电路测量电动势与内阻实验操作步骤。
(4)实验操作完成之后,利用图象法处理数据,在同一坐标系中画出了两条直线甲与乙,纵横轴截距分别是U1、U2和I1、I2,如图所示,则电动势E=,内阻r=。
【答案】
(1)U0偏小偏小
(2)电路如右图所示
(3)步骤:
①按照改进后的电路图连接电路,闭合开关S。
②将单刀双掷开关S′置于a,调整滑动变阻器,测量多组U、I值,在坐标系中画出U-I图象。
③将单刀双掷开关S′置于b,调整滑动变阻器,测量多组U、I值,在坐标系中画出U-I图象。
(4)U1
【解析】当开关置于a时,U1=E-I1(RA+r),所以图线甲的纵轴截距U1就是电源的电动势。
当开关置于b时,U2=E-(I2+IV)r=E-(I2+
)r,解得U2=
,这也是一次函数,当U2=0时,短路电流I2=
,所以r=
。
类型2:
灵活应用
1、现有一种特殊的电池,它的电动势E约为9V,内阻r约为50Ω。
已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图a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,取值范围0~9999Ω,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:
A.10Ω 2.5WB.100Ω 1.0WC.200Ω 1.0WD.2000Ω 5.0W
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b所示的图线(已知该直线在y轴的截距为0.1
)。
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Ω。
【答案】:
(1)C
(2)10 54±2
【解析】根据电池的参数,起保护作用的定值电阻的最小值为
,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:
纵截距为电动势的倒数,故电源电动势的值为10V;电源的内电阻为图线的斜率的E倍,即
2、为测定某旧干电池的电动势和内阻,实验室提供了如下器材:
A.旧干电池2节(假设两节电池完全一样)
B.电压表(视为理想电压表,量程0∼3V)
C.电阻箱R(0∼999.9Ω)
D.定值电阻R0=10Ω
E.多用电表
F.开关、导线若干
(1)同学甲直接使用多用电表的直流2.5V档测量一节电池的电动势,读数如图甲所示,则该同学测得的电动势E=___V,此测量值比旧干电池电动势的真实值___(填偏大或者偏小)。
(2)同学乙将两节干电池串联接入如图乙所示的电路,规范操作得到如图丙所示的图象。
该同学所描绘的图象中,横坐标是
A.1/R+R0B.RC.1/R
(3)按照
(2)问中所选的横坐标,已知图象的斜率为k,纵坐标的截距为b,则一节干电池的电动势E=___,内阻r=___(用k、b、R0表示)。
【答案】
(1)1.45偏小
(2)B(3)
3、某同学利用DIS,定值电阻
、电阻箱
等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图1所示,实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值R,用电压传感器测得端电压U,并在计算机上显示出如图2所示的
关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图2中的图线b。
(1)由图线a可知电池a的电动势Ea=______V,内阻ra=____Ω。
(2)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b链接,则两电池的输出功率pa_______pb(填“大于”、“等于”或“小于”),两电池的效率ηa_____ηb(填“大于”、“等于”或“小于”)。
4、在“测定电池的电动势和内阻”实验中,某同学的实物电路连接如图甲所示。
(1)在方框中画出与图甲对应的电路图。
(2)该同学在图乙的
-R坐标系中标出了所测的实验数据,请作出这些数据点的拟合直线,并读得该直线的纵轴截距为A-1,求得其斜率为V-1。
(3)求得电池的电动势是V,内阻是Ω。
(结果保留两位有效数字)
【答案】
(1)如图所示;
(2)0.9;0.68;(3)1.5;1.4。
5、某探究性学习小组利用如图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。
其中电流表A1的内阻r1=1.0kΩ,电阻R1=9.0kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0Ω的电阻。
①按图示电路进行连接后,发现aa′、bb′和cc′三条导线中,混进了一条内部断开的导线。
为了确定哪一条导线内部是断开的,将电建S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压,读数不为零,再测量a、a′间电压,若读数不为零,则一定是导线断开;若读数为零,则一定是导线断开。
②排除故障后,该小组顺利完成实验。
通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图象如图2,由I1−I2图象得到的电池的电动势E=___V,内阻r=___Ω。
【答案】①aa′,bb′②1.4(1.36∼1.44均可)0.5(0.4∼0.6均可)
6、某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供的实验器材如下:
A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻约为2Ω)
B.电压表V1(0~2V,内阻RV1=4000Ω)
C.电压表V2(0~2V,内阻RV2约为3500Ω)
D.电流表A(0~3A,内阻0.1Ω)
E.电阻箱R1(0~9999Ω)
F.滑动变阻器R2(0~200Ω,1A)
G.开关和导线若干
该小组根据以上实验器材设计了如图所示的电路来测量电源的电动势和内阻.
(1)请你根据实验电路补充完整主要的实验步骤:
①闭合开关________,记下V1的读数U1;
②闭合开关________,断开开关________,记下_____________________________________。
(2)请你根据以上步骤记录的物理量和已知的物理量写出该干电池的电动势和内阻的表达式:
E=________,r=________。
(3)在现有器材的条件下,请你选择合适的实验器材,并设计出另一种测量干电池电动势和内阻的方案,在下边方框中画出实验电路图。
(4)如果要求用图象法处理你设计的实验的数据,并能根据图象较直观地求出电动势和内阻,则较适合的函数表达式是________。
请你在下边虚框中画出此表达式对应的大致图象。
【解析】本实验是根据闭合电路的欧姆定律,来测量电源的电动势和内阻.首先闭合开关S1和S2,记下V1的读数U1,则有E=
然后闭合开关S1,断开开关S2,记下V1的读数U1′和V2的读数U2,则有E=
+U2.联立两式解得,E=
RV1.除了这种实验方法之外,我们还可以利用电压表V1和可变电阻R1用答案中的电路图进行实验,同样可以测出电源的电动势和内阻.根据该实验电路图,我们可以读出电压表的电压U和可变电阻的阻值R,再根据闭合电路的欧姆定律,可得E=
该式可以变形为
根据这两个变形,可以画出图象
7、某研究性学习小组利用左图所示电路测量电池的电动势E和内阻r。
由于该电池的内阻r较小,因此在测量电路中接入了一个阻值为2.00Ω的定值电阻R0。
(1)请根据实验原理图,将右图实物连接成能够完成实验的电路。
(2)实验时,半合开关K,调整电阻箱R的阻值,读出电压表相应的示数,得到了如下数据(R和U分别表示电阻箱读数和电压表读数)。
R/Ω
40.00
20.00
12.00
8.00
6.00
5.00
U/V
1.89
1.78
1.66
1.57
1.43
1.35
为了比较准确地得出实验结果,该小组的同学准备用图象来处理实验数据,图象的纵坐标表示电压表读数U,则图象的横坐标表示的物理量应该是。
计算出与各组数据对应的该物理量并填在表格中,在右图所示的图象中作图。
(3)根据作出的图象求得E=V,r=Ω.
【答案】
(1)如下图所示
(2)电压U与电阻R的比值(或电流I)表格中各电流值分别为:
0.05、0.09、0.14、0.20、0.24、0.27图象如下图所示(3)2.00(1.98~2.02)0.45(0.40~0.50)