2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 恒定電流 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測定電池的電動勢和內(nèi)阻練習(xí) 新人教版選修3-1

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1、第10節(jié)　實(shí)驗(yàn):測定電池的電動勢和內(nèi)阻 1.測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖: 請回答下列問題: (1)在閉合開關(guān)之前,為防止電表過載,滑動變阻器的滑動頭P應(yīng)放 在　　　　處.? (2)現(xiàn)備有以下器材: A.干電池1節(jié) B.滑動變阻器(0～50 Ω) C.滑動變阻器(0～1 750 Ω) D.電壓表(0～3 V) E.電壓表(0～15 V) F.電流表(0～0.6 A) G.電流表(0～3 A) 其中滑動變阻器應(yīng)選　　　　,電壓表應(yīng)選　　　　,電流表應(yīng)選 　　　　.(填字母代號)? 解析:(1)閉合開關(guān)之前,為防止電表過載,滑動變阻器的滑動頭P應(yīng)放在

2、電阻的阻值最大處,故滑動變阻器的滑動頭P應(yīng)放在a處. (2)電流表和電壓表的選擇要保證安全和讀數(shù)時(shí)指針的偏轉(zhuǎn)在～之間,干電池1節(jié),電壓1.5 V,故應(yīng)選擇D,量程為3 V的電壓表;在該實(shí)驗(yàn)中,一般要求電流最大不超過1 A,故應(yīng)選擇F,量程為0.6 A的電流表;電流值在0.1～0.6 A變化時(shí),電路中的電阻約為R測== Ω= 15 Ω,故選擇B,50 Ω的滑動變阻器較為合適. 答案:(1)a　(2)B　D　F 2.某同學(xué)要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻.他根據(jù)老師提供的以下器材:畫出了如圖所示的原理圖: ①電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻RV約為10 kΩ) ②電流表G(量程3 mA,內(nèi)阻

3、Rg=100 Ω) ③電流表A(量程3 A,內(nèi)阻約為0.5 Ω) ④滑動變阻器R1(0～20 Ω,2 A) ⑤滑動變阻器R2(0～500 Ω,1 A) ⑥定值電阻R3=0.5 Ω ⑦開關(guān)S和導(dǎo)線若干 (1)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表A的量程太大,于是他將電流表G與定值電阻R3并聯(lián),實(shí)際上是進(jìn)行了電表的改裝,則他改裝后的電流表對應(yīng)的量程是　　　　A.(保留兩位有效數(shù)字)? (2)為了能準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,同時(shí)為了操作方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動變阻器是　　　　(填寫器材前編號)? (3)該同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)原理圖測得數(shù)據(jù),以電流表G讀數(shù)為橫坐標(biāo),以電壓表V讀數(shù)為縱坐標(biāo)繪出了如圖所示的圖線,根據(jù)圖線可

4、求出電源的電動勢為　　　　V.? 解析:(1)改裝后電流表量程 I=Ig+=0.003 A+ A=0.60 A. (2)為使電路中電流較大,并且方便調(diào)節(jié),故實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動變阻器是阻值范圍較小的④. (3)根據(jù)E=U+Ir,則圖像的縱截距b等于電源的電動勢,由圖讀出電源的電動勢為E=1.50 V. 答案:(1)0.60　(2)④　(3)1.5 3.(2018·六安高二段考)某同學(xué)利用下列器材測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻 A.待測干電池(電動勢約1.5 V,內(nèi)阻約1.0 Ω) B.電流計(jì)G(滿偏電流3 mA,內(nèi)阻10 Ω) C.電流表A(量程0～0.6 A,內(nèi)阻約為0.

5、1 Ω) D.電阻箱R3(0～9 999 Ω) E.滑動變阻器R1(0～20 Ω,10 A) F.滑動變阻器R2(0～100 Ω,1 A) G.開關(guān)和導(dǎo)線若干 (1)由于沒有電壓表,該同學(xué)用電流計(jì)G和電阻箱R3改裝成量程為3 V的電壓表,則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為　　　　Ω.? (2)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,讀出電流表相應(yīng)的示數(shù)I,并計(jì)算出改裝后的電壓表的讀數(shù)U,在坐標(biāo)紙中畫出了如圖2所示的UI圖像,由圖像可知E=　　　　V,r=　　　　Ω(保留兩位有效數(shù)字).? (3)為了能較為準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,以及操作方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動變阻器是　　　　(填器材前的字母代號).? (4

6、)請?jiān)趫D1方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖. 解析:(1)把電流計(jì)G改裝成3 V的電壓表,需要串聯(lián)電阻阻值 R=-Rg= Ω-10 Ω=990 Ω; (2)由閉合電路歐姆定律可知U=E-Ir,由題圖2可知,電源的電動勢E=1.5 V, r==Ω=1.0 Ω; (3)由于燈泡內(nèi)阻較小,故為了便于調(diào)節(jié),滑動變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的E; (4)由題意可知,本題中采用表頭和電阻箱串聯(lián)充當(dāng)電壓表,同時(shí)電流表采用相對電源的外接法,故電路圖如圖所示. 答案:(1)990　(2)1.5　1.0　(3)E　(4)如圖所示 4.在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,備有下列器材: A.干電池E(電

7、動勢約為1.5 V,內(nèi)阻小于1.0 Ω) B.電流表A1(滿偏電流3 mA,內(nèi)阻r1=10 Ω) C.電流表A2(0～0.6 A,內(nèi)阻0.1 Ω) D.滑動變阻器R1(0～20 Ω,10 A) E.滑動變阻器R2(0～100 Ω,10 A) F.定值電阻R3(990 Ω) G.開關(guān)和導(dǎo)線若干 (1)為方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,其中應(yīng)選用的滑動變阻器是 　　　　.(填字母代號)? (2)請畫出利用本題提供的器材所設(shè)計(jì)的測量電池電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖. (3)如圖為某一同學(xué)根據(jù)他所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)繪出的I1,I2圖線(I1為A1的示數(shù),I2為A2的示數(shù)),由圖線可求得被測電池的電動

8、勢E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω.? 解析:(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用較小阻值的滑動變阻器,有利于電流的變化和表的讀數(shù),故選D. (2)由于沒有電壓表,我們可以把表頭及定值電阻充當(dāng)電壓表使用,利用伏安法測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻. (3)表頭的示數(shù)與定值電阻阻值的乘積可作為路端電壓處理,則由閉合電路歐姆定律可知I1(R3+RA1)=E-I2r,即I1=-;由題圖可知,圖像與縱軸的交點(diǎn)為 1.48 mA,則有1.48 mA=,解得E=1.48 V.由圖像可知,圖像的斜率為0.8×10-3,由公式得圖像的斜率等于,故=0.8×10-3,解得r=0.8 Ω. 答案:(1)D　(2)如圖所示

9、 (3)1.48　0.8 (教師備用) 1.(2018·淮安高二期中)在做“用電流表和電壓表測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí) (1)某同學(xué)連接的實(shí)物圖如圖所示,但當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)而電流表沒有示數(shù),實(shí)驗(yàn)前儀器都檢查過是好的,也就是說只可能是某根連接導(dǎo)線斷了,那么,請你分析一下,可能發(fā)生斷路故障的導(dǎo)線是　　　　(寫出所有可能斷的導(dǎo)線的編號).? (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的電流表量程為0～0.6 A,電壓表量程為0～3 V,并加接了一個(gè)已知阻值的定值電阻R0,如圖(甲)所示,試說明他加接此電阻的作用是　　　　.? (3)如果某同學(xué)把R0接到圖(乙)位置,那么

10、他改變滑動變阻器的阻值,測出兩組對應(yīng)的電流表和電壓表示數(shù)后,還能算出電池的電動勢和內(nèi)電阻嗎?并說明簡要理由. 解析:(1)電流表示數(shù)為零,則可能斷路的導(dǎo)線有2,3,5,6,由于電壓表有示數(shù),則導(dǎo)線3不能斷路,所以可能斷路的導(dǎo)線有2,5,6. (2)加接了一個(gè)定值電阻R0,防止變阻器電阻過小時(shí),電池被短路或電流表被燒壞. (3)能算出電池的電動勢和內(nèi)電阻,可以把R0和電池合起來看成是一個(gè)等效電源,由E=U1+I1r和E=U2+I2r解出的是這個(gè)等效電源的電動勢和內(nèi)電阻,而它的電動勢與原電池的電動勢相同,它的內(nèi)電阻為被測電池的內(nèi)電阻與R0之和,已知R0就可以求出被測電池的內(nèi)電阻了. 答案:

11、(1)2,5,6　(2)限制電流,避免電源短路 (3)能算出電池的電動勢和內(nèi)電阻,可以把R0和電池合起來看成是一個(gè)等效電源,由E=U1+I1r和E=U2+I2r解出的是這個(gè)等效電源的電動勢和內(nèi)電阻,而它的電動勢與原電池的電動勢相同,它的內(nèi)電阻為被測電池的內(nèi)電阻與R0之和,已知R0就可以求出被測電池的內(nèi)電阻了. 2.(2018·九江高二月考)某多用電表內(nèi)歐姆擋“×1”的內(nèi)部電路圖如圖所示,歐姆調(diào)零后明明同學(xué)將電阻箱和電壓表V并聯(lián)后接在兩表筆a,b上,欲用圖示的電路測量多用電表內(nèi)部的電阻r(遠(yuǎn)小于電壓表V的內(nèi)阻)和電池的電動勢E. (1)表筆a為　　　　表筆(填“紅”或“黑”).? (

12、2)改變電阻箱R的阻值,分別讀出若干組電壓表和電阻箱的示數(shù)U,R,將,的值算出并記錄在表格中,并作出圖線,如圖所示. ①根據(jù)圖線得出電動勢E=　　　　V,內(nèi)部的電阻r=　　　　Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)? ②由于電壓表的分流作用,多用電表內(nèi)部電池的電動勢的測量值比真實(shí)值　　　　(填“大”或“小”).? 解析:(1)表筆a內(nèi)部接電源的負(fù)極,則為紅表筆; (2)①由閉合電路歐姆定律可知 E=U+r;變形得=+·; 可知,圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動勢的倒數(shù),故有E==1.43 V; 圖像的斜率為,則有r=×1.43 Ω=2.54 Ω ②當(dāng)電壓表內(nèi)阻為無窮大時(shí),即為不接電阻箱時(shí)電壓表的示數(shù)為多用電表內(nèi)部電池的電動勢的測量值,而電壓表兩端的電壓等于電動勢的真實(shí)值減去多用電表的內(nèi)電壓,所以多用電表內(nèi)部電池的電動勢的測量值比真實(shí)值小. 答案:(1)紅　1.43(1.41～1.45均可)　2.54(2.50～2.56均可) (2)小 7