高中物理第2章恒定电流10实验测定电池的电动势和内阻课时作业新人教版选修3-1 7页

第二章　10实验测定电池的电动势和内阻基础夯实1．某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(　D　)A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B．一个伏特表和多个定值电阻C．一个安培表和一个电阻箱D．两个安培表和一个滑动变阻器解析：A选项属于伏安法测定干电池的电动势和内阻的实验器材，A项正确；由U＝E－r，B项正确；由E＝I(R＋r)，C项正确；因不能读出滑动变阻器的阻值，D项错误。2．用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用电路如下图(a)所示，一位同学测得的6组数据如下表所示。组别123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05(1)试根据这些数据在图(b)中作出U－I图线。(2)根据图线求出电池的电动势E＝__1.46____V，电池的内电阻r＝__0.72____Ω。答案：(1)见解析图解析：本题考查用作图法处理实验数据。作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太大的点应舍去，图线如下图所示。由图线与纵轴的交点可得电动势E＝1.46V，再读出图线与横轴交点的坐标(1.00，0.64)，由E＝U＋Ir得r＝＝Ω≈0.72Ω。 3．(2016·广东佛山一中高二上学期期中)某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有：A．电压表V：0～3V～15VB．电流表A：0～0.6A～3AC．变阻器R1：(20Ω，1A)D．变阻器R2：(1000Ω，0.1A)E．电键S和导线若干(1)实验中电压表应选用的量程为__0～3V____(填“0～3V”或“0～15V”)；电流表应选用的量程为__0～0.6A____(填“0～0.6A”或“0～3A”)；变阻器应选用__R1____；(2)根据实验要求连接实物电路图；(3)实验测得的6组数据已在U－I图中标出，如图所示，请你根据数据点位置完成U－I图线，并由图线求出该电池的电动势E＝__1.5____V，电阻r＝__0.50____Ω。答案：(2)(3)U－I图线如图所示解析：(1)一节干电池的电动势为1.5V，故电压表选择0～3V即可；流经干电池的电流不允许过大，故电流表选择0～0.6A即可；变阻器选择R1，调节时连续性较好； (3)由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir得，U＝－rI＋E，在U－I图象中，纵轴截距表示电源电动势，斜率绝对值代表电源内阻。4．(2016·沈阳师大附中高二上学期期中)某学生测量电源的电动势E及内阻r所需的实验器材如图2所示。(1)在图1画出实验电路原理图。(2)用笔画线代替导线在图2中，完成实物连线。(3)测量该电源电动势和内电阻所得的U－I图线如图3，则由图3可知该电源的电动势为__6.0____V，内电阻为__1.6____Ω。(保留两位有效数字)答案：(1)(2)见解析解析：(1)测量电源的电动势和内阻时，只需要将滑动变阻器与电流表串联接在电源两端，由于电源内阻较小，故相对于电源来说，电流表应采用外接法；原理图如图甲所示；(2)根据原理图，依次将各元件连接，注意导线不能交叉；连线图见图乙。(3)由图3可知，电源的电动势E＝6.0V；图象的斜率表示电源的内阻；故r＝＝1.6Ω。5．某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：①待测电池，电动势约为1.5V(小于1.5V)②电流表，量程3mA③电流表，量程0.6A④电压表，量程1.5V⑤电压表，量程3V ⑥滑动变阻器，0～20Ω⑦开关一个，导线若干百度文库-让每个人平等地提升自我(1)请选择实验中需要的器材__①③④⑥⑦____(填标号)。(2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来。(3)小组由实验数据作出的U－I图象如图乙所示，由图象可求得电源电动势为__1.4____V，内电阻为__2.8____Ω。答案：(2)如图所示解析：(1)根据本实验的原理以及特点，所选器材是①③④⑥⑦；(2)根据电路图连接实物图时，一定要看清电路的结构，滑动变阻器的接线柱所在的位置，注意导线不能交叉；(3)电源的电动势是纵轴截距1.4V，内电阻r＝＝Ω＝2.8Ω。能力提升1．(2016·中山市纪念中学高二检测)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＝__3____V，r＝__1____Ω。 解析：特殊值代入法：选择A和B，如图所示，从图象中读出A、B两点的坐标分别为A(1.0,2)，B(2.0,5)，由此可得I1＝1.0A，R1＝2Ω；I2＝0.5A，R2＝5Ω，把这两组数据代入下面的方程组，可解得E＝3V，r＝1Ω。2．某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图(a)。(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接；(2)请完成下列主要实验步骤：A．检查并调节电压表指针指零，调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是__20Ω____；B．将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V；C．将开关S2__闭合____，电压表的示数是1.16V，断开开关S1。(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是__0.69Ω____(计算结果保留两位有效数字)。答案：(1)如图所示 解析：(2)由题图(c)读得电阻箱阻值为R＝20Ω；将S1闭合S2断开，电压表示数为电源电动势，E＝1.49V，将S2闭合，电压表示数为电阻箱R两端电压，将电压表视为理想电表，则干路电流I＝＝A＝0.058A。(3)因为I＝，所以r＝－R0－R＝(－5－20)Ω＝0.69Ω。3．为了测定电源电动势E、内阻r的大小并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图甲所示的电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R，电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2。根据记录数据计算出流过电阻箱的电流I，分别描绘了a、b两条U－I图线，如图乙所示。请回答下列问题：(1)写出流过电阻箱的电流I的表达式__I＝____；(2)小灯泡两端电压随电流变化的图象是__b____；(选填“a”或“b”)(3)根据图乙可以求得电源的电动势E＝__3.0____V，内阻r＝__2.0____Ω，该电路中小灯泡消耗的最大功率为__1.0____W。解析：(1)首先要明白电路的组成，作出电路图，如图所示。电阻箱两端电压U＝U2－U1，电阻箱阻值为R，所以流过电阻箱的电流I＝。(2)小灯泡两端电压随电流的增大而增大，所以选图线b。(3)图线a为电源路端电压随电路中电流变化的关系图线，图线a与纵轴的交点为电源的电动势，E＝3.0V，图线a斜率的绝对值为电源的内阻，r＝2.0Ω，图线a、b的交点 表示U1＝U2，即电阻箱的阻值为0，此时小灯泡消耗的功率最大，P＝UI＝1.0W。4．(2016·湖北黄冈中学高二检测)小明要测定一电源的电动势E和内电阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关和导线若干。该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据。(1)小明设计该实验的原理表达式是__E＝I(R＋r)____(用E、r、I、R表示)；(2)小明在闭合开关之前，应先将电阻箱阻值调至__最大值____(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)，在实验过程中，将电阻箱调至图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为__25____Ω；(3)小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的－R图象，则由图象求得，该电源的电动势E＝__6.0(5.8～6.2均可)____V，内阻r＝__2.4(2.3～2.5均可)____Ω(结果均保留两位有效数字)。解析：(1)在闭合电路中，E、I、R、r几个量之间的关系是E＝I(R＋r)。(2)为了整个电路的安全，所以开始电流要小，即电阻箱电阻调到最大值；题图乙电阻箱读数为25Ω。(3)根据E＝I(R＋r)，推出＝＋，再结合－R图象可知：图线的斜率为，截距为，解得E＝6.0V(5.8～6.2均可)，r＝2.4Ω(2.3～2.5均可)。