2020版高考物理一轮复习+实验10测定电池的电动势和内阻夯基提能作业本 8页

实验10　测定电池的电动势和内阻 ‎1.小明同学在做测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻R0。根据如图1所示电路图进行实验时,‎ 图1‎ ‎(1)电流表量程应选择　　　　(填“0~0.6 A”或“0~3 A”),保护电阻应选用　　　　(填“A”或“B”); ‎ A.定值电阻(阻值10.0 Ω,额定功率10 W)‎ B.定值电阻(阻值2.0 Ω,额定功率5 W)‎ ‎(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2所示,则此时的电压为　　　　V; ‎ 图2‎ ‎(3)根据实验测得的5组数据所画出的U-I图线如图3所示。则干电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω(小数点后保留两位)。 ‎ 图3‎ 答案　(1)0~0.6 A　B　(2)1.21±0.01　(3)1.45±0.01　0.50±0.05‎ 解析　(1)电流表量程应选择0~0.6 A,保护电阻应选用B。‎ ‎(2)根据电压表读数方法可知电压表读数为1.20 V。(3)通过图像可知E=1.45 V,r+R0=‎1.45-0.70‎‎0.30‎ Ω=2.5 Ω,所以内阻r=0.50 Ω。‎ ‎2.用如图甲所示的电路测量电池的电动势和内阻,定值电阻R1=16 Ω。‎ ‎(1)闭合开关S后,电压表V1无读数,电压表V2有读数,经检查发现存在断路故障,则该故障可能在　　　　(选填“a、b”“b、c”或“c、d”)两点间。 ‎ ‎(2)排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器,记录多组电压表的示数U1、U2,如下表所示。请根据表中数据在图乙中作出U2-U1图像。‎ U2/V ‎5.0‎ ‎4.5‎ ‎4.0‎ ‎3.5‎ ‎3.0‎ ‎2.5‎ ‎2.0‎ U1/V ‎0.66‎ ‎1.00‎ ‎1.33‎ ‎1.88‎ ‎2.00‎ ‎2.32‎ ‎2.68‎ ‎　　(3)由图像可知,电源电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(结果均保留两位有效数字) ‎ ‎(4)实验中,产生系统误差的主要原因是　　　　。 ‎ 答案　(1)c、d　(2)如图所示 ‎(3)5.8~6.2　7.4~8.6　(4)电压表V1分流 解析　(1)电压表V2有读数说明从c到正极和从d到负极电路是通的,应是c、d间断路。‎ ‎(2)描点连线即可。‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律E=U1+U2+U‎1‎R‎1‎r得U2=E-(1+rR‎1‎)U1,则图线的纵截距表示电动势,图线斜率的绝对值k=1+rR‎1‎,从而可求得电动势和内阻。‎ ‎(4)内电压应为总电流与内阻的积,总电流应为通过R1和电压表V1的电流之和,所以误差形成的原因为电压表V1分流。‎ ‎3.如图1所示为测一节干电池的电动势和内电阻实验:‎ 图1‎ ‎(1)完成实物电路连接图;‎ ‎(2)根据所选量程,某次实验电压表的示数如图2所示,为　　　　 V。 ‎ 图2‎ ‎(3)某同学根据实验数据,已在坐标纸上描好点(见答题卷),请绘制干电池的U-I图线,并得到电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　 Ω。(两项结果均保留两位小数) ‎ 答案　(1)见解析 ‎(2)1.35(1.32~1.38)　(3)见解析 解析　(1)为了减小误差,电流表相对电源外接,电路如图所示:‎ ‎(2)电压表选用小量程,分度值是0.1 V,示数是1.36 V。‎ ‎(3)U-I图线如图所示:‎ 图像与纵轴交点的纵坐标是1.48 V,则电源电动势E=1.48 V,电源内阻r=ΔUΔI=0.70 Ω。‎ ‎4.小强同学在做电学实验时 ‎(1)他将电压表直接与干电池的正、负极相连,如图甲所示,这样能粗略测出干电池的　　　。 ‎ A.内阻　　　B.电动势　　　C.容量 ‎(2)为了测定一节干电池的电动势和内阻,他将各仪器连成如图乙所示的电路。在闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片置于最　　　端(选填“左”或“右”)。闭合开关进行实验,利用测得的数据所描出的点如图丙所示,则该干电池的电动势E=　　　V(保留3位有效数字),内阻r=　　　Ω(保留2位有效数字)。 ‎ ‎(3)将特征曲线如图丙中曲线a所示的小灯泡接在该干电池两端,此时小灯泡工作的电功率为　　　W(保留2位有效数字)。 ‎ 答案　(1)B　(2)左 　1.46　0.71　(3)0.54‎ 解析　(1)电压表直接接在电源两端,可粗略测量电源电动势。‎ ‎(2)为了保护电路,闭合开关前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大,则滑片应置于最左端。利用图像中描出的点作出图线,图线为直线,直线斜率的绝对值表示电源内阻,为0.71 Ω,直线纵截距表示电源电动势,为1.46 V。‎ ‎(3)两图线的交点对应的电流和电压为小灯泡接入电路工作时的电流和电压,此时电压为1.12 V,电流为0.48 A,小灯泡的电功率P=UI=0.54 W。‎ ‎5.某科技小组的同学通过查找资料动手制作了一个电池。‎ ‎(1)甲同学选用图1所示的电路图测量该电池的电动势和内阻。在他测量与计算无误的情况下,他所得到的电源电动势E的测量值比真实值偏小。E的测量值比真实值偏小的原因可能是　　　　(选填选项前的字母)造成的。 ‎ A.电压表的分流　　　B.电流表的分压 ‎(2)乙同学选用图2所示的电路图测量该电池的电动势和内阻,其中定值电阻的阻值为R0,根据实验电路图连接好电路闭合开关,逐次改变电阻箱接入电路中电阻的阻值R,读出与R对应的电压表的示数U,并作记录。根据多组实验数据绘出如图3所示的‎1‎U-‎1‎R图像,若已知图线的斜率为k,纵轴截距为b,则这个实验中所测电池电动势的测量值E=　　　,内阻的测量值r=　　　。 ‎ 答案　(1)A　(2)‎1‎b　kb-R0‎ 解析　(1)由题图1可知,相对于电源来说,实验采用了电流表外接法,电动势的测量值小于真实值,其原因可能是A。‎ ‎(2)由题图2可知,E=U+I(R0+r)=U+UR(r+R0),所以 ‎1‎U‎=R‎0‎‎+rE·‎1‎R+‎‎1‎E 所以b=‎1‎E,E=‎‎1‎b k=R‎0‎‎+rE,r=kb-R0。‎ ‎6.如图1所示,该电路在测量电源电动势和内阻的同时也能完成对未知电阻Rx的测量。实验室提供的器材如下:‎ 图1‎ A.待测电阻Rx(约10欧姆)‎ B.电源(四节干电池)‎ C.电阻箱(0~99.9欧姆)‎ D.电压表V1(量程0~6 V,内阻约8 000欧姆)‎ E.电压表V2(量程0~3 V,内阻约4 000欧姆)‎ ‎(1)闭合开关,调节电阻箱的阻值,让电压表V2接近满偏,并读出两个电压表的读数。逐渐增加电阻箱的阻值,并分别读出两只电压表读数。则随着电阻箱阻值的增加,电压表V1读数　　　　,电压表V2读数　　　　。(填“增大”或“减小”) ‎ ‎(2)如果纵坐标表示两个电压表读数之比U‎1‎U‎2‎,横坐标表示电阻箱的阻值R,实验结果的图像如图2。则待测电阻Rx=　　　　 Ω。 ‎ ‎(3)如果纵坐标表示某电压表读数U,横坐标表示两个电压表读数之差与电阻箱阻值的比值U‎1‎‎-‎U‎2‎R,实验结果的图像如图3。其中能读出电源电动势和内电阻的是　　　　(填“Ⅰ图线”或“Ⅱ图线”)。两图线交点的横坐标为　　　　 A,纵坐标为　　　　 V。(结果均保留两位有效数字) ‎ 答案　(1)增大　减小　(2)9　(3)Ⅰ图线　0.40 A　3.6 V 解析　(1)电阻箱的阻值R增大,根据I=ER+Rx+r可知电流减小,内电压减小,外电阻电压增大,即电压表U1的示数增加,电压表U2的示数U2=IRx,减小;‎ ‎(2)由题图1知,U1=I(R+Rx),U2=IRx,联立可得U‎1‎U‎2‎=RRx+1,将R=18.0 Ω、U‎1‎U‎2‎=3.0代入可得Rx=9 Ω;‎ ‎(3)根据闭合电路的欧姆定律,有U1=-U‎1‎‎-‎U‎2‎Rr+E,根据图线Ⅰ可读出电动势E=6 V,内阻r=6 Ω;图线Ⅱ:U2=U‎1‎‎-‎U‎2‎RRx;图线交点:U=-U‎1‎‎-‎U‎2‎Rr+E=U‎1‎‎-‎U‎2‎RRx。解得:U‎1‎‎-‎U‎2‎R=0.40 A,U=3.6 V。‎ ‎7.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=5 Ω)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　　　　 Ω; ‎ B.将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49 V;‎ C.将开关S2　　　　,电压表的示数是1.16 V,断开开关S1。 ‎ ‎(3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是　　　　 Ω(结果保留两位有效数字)。 ‎ ‎(4)由于所用电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏　　　　(填“大”或“小”)。 ‎ 答案　(1)如图所示 ‎(2)20　闭合　(3)0.7　(4)小 解析　(1)由原理图可知,两开关与电阻箱为串联关系,电压表并联在电阻箱两端,连线如答案图所示。‎ ‎(2)电阻箱接入电路的电阻应为2×10 Ω=20 Ω;将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数为电源的电动势;为了测量内阻,应再测量电阻箱两端的电压,故应闭合S2,读出此时电压表的示数。‎ ‎(3)由题意可知,电源的电动势为1.49 V,当接入电阻箱时,路端电压为1.16 V;由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流为I=‎1.16‎‎20‎ A=0.058 A,则r+R0=‎1.49-1.16‎‎0.058‎ Ω=5.7 Ω,内电阻r=5.7 Ω-5 Ω=0.7 Ω。‎ ‎(4)因电压表内阻不是无穷大,电压表示数为电源的输出电压,要比电动势小。‎