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- 2021-05-27 发布
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第10节 实验 测定电池的电动势和内阻
1.下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法,既能减小偶然误差,又直观、简便的是( )
A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r求出E和r
B.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U-I图象,再根据图象求出E、r
D.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阻r
C 解析 选项A中只测量两组数据求出E、r,偶然误差较大;选项B中计算E、r平均值虽然能减小误差,但太繁琐;选项D中先分别求出I、U的平均值再求解的方法是错误的;选项C中利用坐标图象求E、r,利用数据多,能减小误差,且直观、方便,故选项C正确.
2.(多选)用图象法计算电动势和内阻时,先要描点,就是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点,下列说法正确的是( )
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.这些点应当基本上在一条直线上,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.不在U-I图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧
D.个别偏离直线太远的点,应当舍去
BCD 解析 用描点法画图象时,应使这些点基本在一条直线上,不在直线上的点要大致均衡地分布在图线两侧,个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的,应当舍去.
3.(多选)如图所示,是根据某次测定电池的电动势和内阻的实验记录的数据作出的U-I图象,下列关于这个图象的说法正确的是( )
A.纵轴截距表示待测电池的电动势,即E=3.0 V
B.横轴截距表示短路电流,即I0=0.6 A
C.根据r=,计算出待测电池的内阻为5 Ω
D.根据r=,计算出待测电池的内阻为1 Ω
AD 解析 由于纵坐标并非从零开始,故横轴截距不是短路电流,内阻r== Ω=1 Ω.
6
4.在测定一节干电池(电动势约为1.5 V,内阻约为2 Ω)的电动势和内阻的实验中,滑动变阻器和电压表各有两个供选:
A.电压表量程为15 V
B.电压表量程3 V
C.滑动变阻器(20 Ω,3 A)
D.滑动变阻器(500 Ω,0.2 A)
(1)电压表应该选________(选填“A”或“B”),这是因为______________.
(2)滑动变阻器应选______(选填“C”或“D”),这是因为____________________________.
答案 (1)B 读数既准确、又方便 (2)C 滑动变阻器D的额定电流太小,最大阻值太大,调节不方便
5.(1)下列电路中既能减小实验误差又能测量出电源的电动势和内阻的是________.
(2)在选择好合适的电路后,将测量的数据点描在坐标中,其中纵轴为电压,横轴为电流,则合理的是________(选填“甲”或“乙”).
(3)根据所选择的图线可得,该电源的电动势大小为____V,该电源的内阻为________Ω(结果保留两位小数).
解析 (1)测定电源的电动势及内阻的实验中,原理是闭合电路的欧姆定律,电压表要测量路端电压,电流表要测电路中的总电流,选项A、B错误;为了使内阻测量准确,电流表要采用内接法,选项C错误,D正确.
(2)描出点后应用直线把各点连接 ,所以选甲.
(3)利用图象纵轴上的截距求得电动势为1.45 V,图线斜率的绝对值为电源的内阻值,约为0.94 Ω.
答案 (1)D (2)甲 (3)1.45(1.44~1.46都算对)
0.94(0.90~0.95都算对)
6.在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,已连接好部分实验电路.
6
(1)按图甲所示的实验电路,把图乙中的实物电路连接起来.
(2)在图乙的电路中,为避免烧坏电表,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于________端(选填“A”或“B”).
(3)如图丙所示是根据实验数据作出的U-I图象,由图可知,电源的电动势E=________V,内阻r=________ Ω.
解析 (1)电路连接如图所示.
(2)闭合开关前,滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大,故滑片应置于A端.
(3)由题图图象可知,电源电动势为1.5 V,
内阻r= Ω=1.0 Ω.
答案 (1)见解析图 (2)A (3)1.5 1.0
[能力提升]
7.在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中:
(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、开关及若干导线连接成电路如图甲所示.图中未接导线的A端应接在________(选填“B”“C”“D”或“E”)点.
6
(2)实验得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅰ所示,测得电池组的电动势为________V,内阻阻值为________Ω.
(3)为了测量定值电阻的阻值,应在图甲中将“A”端重新连接到________(选填“B”“C”“D”或“E”)点,所得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅱ所示,则定值电阻的阻值为________ Ω.
解析 (1)图中未接导线A所连接的是电压传感器,应将其接在开关的C接线柱上.
(2)由图象Ⅰ纵截距可知电池组电动势为E=2.8 V,由图象Ⅰ斜率绝对值可知,电池阻内阻为r=2.0 Ω.
(3)若将“A”接到“D”点,则图象Ⅱ斜率的绝对值表示R与电池内阻之和,因此R=5.2 Ω-2.0 Ω=3.2 Ω.
答案 (1)C (2)2.8 2.0 (3)D 3.2(3.0~3.4均可)
8.用电流表和电压表测定由三节电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、开关、导线外,还有下列器材供选用,
A.电流表:量程0.6 A,内电阻约1 Ω
B.电流表:量程3 A,内电阻约0.2 Ω
C.电压表:量程3 V,内电阻约30 kΩ
D.电压表:量程6 V,内电阻约60 kΩ
E.滑动变阻器:0~1000 Ω,额定电流0.5 A
F.滑动变阻器:0~20 Ω,额定电流2 A
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用________,电压表应选用________,滑动变阻器应选用________.(均选填仪器的字母代号)
(2)如图所示为正确选择仪器后连好的部分电路.为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连.(均选填仪器上接线柱的字母代号)
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(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验.实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线,则可以________为纵坐标,以________为横坐标.
解析 (1)实验电路中的电流不宜太大,故电流表应选A,电池的总电动势为4.5 V,电压表应该选D,为了调节方便,滑动变阻器应选择F.
(2)根据伏安法测电池的电动势和内阻的电路原理图连接,注意正确连接电表的正、负极接线柱.
(3)根据闭合电路的欧姆定律E=U+r,整理可得=+·,即可以画-的图象,同理可得U=E-r、=·R+,即也可画U-或-R的图象.
答案 (1)A D F (2)a d c g f h
(3) (横、纵坐标互换亦可)
9.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻,要求尽量减小实验误差.
(1)应该选择的实验电路是图中的________.(选填“甲”或“乙”)
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V) B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω) D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用________;滑动变阻器应选用________.(选填相应器材前的字母)
(3)某同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经在上图的坐标上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线.
序号
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I(A)
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω.
6
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.下列各示意图能正确反映P-U关系的是________.
解析 (1)根据U=E-Ir,测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I,电压表和电流表内阻影响会造成实验误差,电源内阻较小,所以电流表分压影响较大,因此应选择甲电路.
(2)一节干电池的电动势为1.5 V,所以电压表选择量程为3 V的,由于电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器选择0~50 Ω的.
(3)如图所示.
(4)根据U-I图象,电源的电动势等于纵轴的截距,内阻为斜率的绝对值.
(5)电源输出功率P=UI=U()=-U2+U,P-U图象为开口向下的二次函数,应选图C.
答案 (1)甲 (2)B C (3)见解析图
(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85) (5)C
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