高中物理 第2章 恒定電流 10 實(shí)驗(yàn) 測定電池的電動勢和內(nèi)阻課時作業(yè) 新人教版選修3-1

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實(shí)驗(yàn) 測定電池的電動勢和內(nèi)阻 基 礎(chǔ) 夯 實(shí) 一、選擇題(1題為單選題，2題為多選題) 1．如圖所示，是甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計的測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路。電路中R1、R2為已知阻值的電阻。下列說法中正確的是(__D__) A．只有甲同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻 B．只有乙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻 C．只有丙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻 D．三位同學(xué)設(shè)計的電路都能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻 解析：圖甲中可用E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，圖乙中可用E＝U1＋r、E＝U2＋r求得電源電動勢和內(nèi)電阻，而圖丙中可用E＝U1＋I(xiàn)1r、E＝U2＋I(xiàn)2r求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，故三位同學(xué)設(shè)計的電路都能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻，故D正確。 2．某學(xué)生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時，所用滑動變阻器的阻值范圍為0～20Ω，連接電路的實(shí)物圖如圖所示。該學(xué)生接線中錯誤的和不規(guī)范的做法是(__ABD__) A．滑動變阻器不起變阻作用__ B．電流表接線有錯 C．電壓表量程選用不當(dāng) D．電壓表接線不妥 解析：由圖中接線可知，滑動變阻器連成定值電阻起不到變阻作用，電流表正、負(fù)接線柱接錯，電壓表始終有讀數(shù)，開關(guān)不能控制電壓表，電壓表接線應(yīng)接到開關(guān)外側(cè)，電壓表量程為3V符合實(shí)驗(yàn)要求，故A、B、D三項(xiàng)不規(guī)范。 二、非選擇題 3．用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，所用電路如下圖(a)所示，一位同學(xué)測得的6組數(shù)據(jù)如下表所示。 組別 1 2 3 4 5 6 電流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 電壓U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出U－I圖線。 (2)根據(jù)圖線求出電池的電動勢E＝__1.46__V，電池的內(nèi)電阻r＝__0.72__Ω。 答案：(1)見解析圖 解析：本題考查用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作圖線時應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，個別偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍去，圖線如下圖所示。由圖線與縱軸的交點(diǎn)可得電動勢E＝1.46V，再讀出圖線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)(1.00，0.64)，由E＝U＋I(xiàn)r得r＝＝Ω≈0.72Ω。 4．(廣東佛山一中2015～2016學(xué)年高二上學(xué)期期中)某同學(xué)用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，所給的其他器材有： A．電壓表V：0～3V～15V B．電流表A：0～0.6A～3A C．變阻器R1：(20Ω，1A) D．變阻器R2：(1000Ω，0.1A) E．電鍵S和導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用的量程為__0～3V__(填“0～3V”或“0～15V”)；電流表應(yīng)選用的量程為__0～0.6A__(填“0～0.6A”或“0～3A”)；變阻器應(yīng)選用__R1__； (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求連接實(shí)物電路圖； (3)實(shí)驗(yàn)測得的6組數(shù)據(jù)已在U－I圖中標(biāo)出，如圖所示，請你根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)位置完成U－I圖線，并由圖線求出該電池的電動勢E＝__1.5__V，電阻r＝__0.50__Ω。 答案：(2) (3)U－I圖線如圖所示 解析：(1)一節(jié)干電池的電動勢為1.5V，故電壓表選擇0～3V即可；流經(jīng)干電池的電流不允許過大，故電流表選擇0～0.6A即可；變阻器選擇R1，調(diào)節(jié)時連續(xù)性較好； (3)由閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r得，U＝－rI＋E，在U－I圖象中，縱軸截距表示電源電動勢，斜率絕對值代表電源內(nèi)阻。 5．(沈陽師大附中2015～2016學(xué)年高二上學(xué)期期中)某學(xué)生測量電源的電動勢E及內(nèi)阻r所需的實(shí)驗(yàn)器材如圖2所示。 (1)在圖1畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 (2)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖2中，完成實(shí)物連線。 (3)測量該電源電動勢和內(nèi)電阻所得的U－I圖線如圖3，則由圖3可知該電源的電動勢為__6.0__V，內(nèi)電阻為__1.6__Ω。(保留兩位有效數(shù)字) 答案：(1)(2)見解析 解析：(1)測量電源的電動勢和內(nèi)阻時，只需要將滑動變阻器與電流表串聯(lián)接在電源兩端，由于電源內(nèi)阻較小，故相對于電源來說，電流表應(yīng)采用外接法；原理圖如圖甲所示； (2)根據(jù)原理圖，依次將各元件連接，注意導(dǎo)線不能交叉；連線圖見圖乙。 (3)由圖3可知，電源的電動勢E＝6.0V；圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻；故r＝＝1.6Ω。 能 力 提 升 非選擇題 1．(黑龍江哈爾濱三中2014～2015學(xué)年高二檢測)某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R0＝5Ω)一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖(a)。 (1)在圖(b)的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接； (2)請完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟： A．檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零，調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示，讀得電阻值是__20Ω__； B．將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49V； C．將開關(guān)S2__閉合__，電壓表的示數(shù)是1.16V，斷開開關(guān)S1。 (3)使用測得的數(shù)據(jù)，計算出干電池的內(nèi)阻是__0.69Ω__(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案：(1)如圖所示 解析：(2)由題圖(c)讀得電阻箱阻值為R＝20Ω；將S1閉合S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動勢，E＝1.49V，將S2閉合，電壓表示數(shù)為電阻箱R兩端電壓，將電壓表視為理想電表，則干路電流I＝＝A＝0.058A。 (3)因?yàn)镮＝，所以r＝－R0－R＝(－5－20)Ω＝0.69Ω。 2．(山東濰坊一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測)為了測定電源電動勢E、內(nèi)阻r的大小并同時描繪出小燈泡的伏安特性曲線，某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，同時記錄電阻箱的阻值R，電壓表V1的示數(shù)U1，電壓表V2的示數(shù)U2。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)計算出流過電阻箱的電流I，分別描繪了a、b兩條U－I圖線，如圖乙所示。請回答下列問題： (1)寫出流過電阻箱的電流I的表達(dá)式__I＝__； (2)小燈泡兩端電壓隨電流變化的圖象是__b__；(選填“a”或“b”) (3)根據(jù)圖乙可以求得電源的電動勢E＝__3.0__V，內(nèi)阻r＝__2.0__Ω，該電路中小燈泡消耗的最大功率為__1.0__W。 解析： (1)首先要明白電路的組成，作出電路圖，如圖所示。 電阻箱兩端電壓U＝U2－U1，電阻箱阻值為R，所以流過電阻箱的電流I＝。 (2)小燈泡兩端電壓隨電流的增大而增大，所以選圖線b。 (3)圖線a為電源路端電壓隨電路中電流變化的關(guān)系圖線，圖線a與縱軸的交點(diǎn)為電源的電動勢，E＝3.0V，圖線a斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻，r＝2.0Ω，圖線a、b的交點(diǎn)表示U1＝U2，即電阻箱的阻值為0，此時小燈泡消耗的功率最大，P＝UI＝1.0W。 3．(河北正定中學(xué)2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)為測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)提供如下儀器： A．電壓表(量程2V，內(nèi)阻約8kΩ) B．電流表(量程0.6A，內(nèi)阻rA ＝ 0.8Ω) C．滑動變阻器(0－20Ω) D．開關(guān) E．若干導(dǎo)線 (1)為準(zhǔn)確測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，應(yīng)選擇圖__甲__(選填“甲”或“乙”)； (2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至__左__端。(選填“左”或“右”)； (3)移動變阻器的滑片，得到幾組電壓表和電流表的示數(shù)，描繪成如圖丙所示的U－I圖象．從圖線的截距得出干電池的電動勢為1.40V的理論依據(jù)是__U－I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動勢__； (4)利用圖丙可得到干電池的內(nèi)阻為__0.63__Ω(保留兩位有效數(shù)字)。 解析：(1)電流表內(nèi)阻已知，采用伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻時，應(yīng)選擇圖甲所示電路。 (2)由圖乙所示電路圖可知，滑動變阻器采用限流接法，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至左端。 (3)在閉合電路中，路端電壓U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時，U＝E，則U－I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值等于電源電動勢，由圖丙所示圖象可知，電源電動勢為1.40V。 (4)電源U－I圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻，由圖丙所示圖象可知，電源內(nèi)阻r＝＝≈1.43Ω，電池內(nèi)阻為1.43－0.8＝0.63Ω。 4．(湖北黃岡中學(xué)2015～2016學(xué)年高二檢測)小明要測定一電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，實(shí)驗(yàn)器材有：一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表，測得的電流用I表示)，一只電阻箱(阻值用R表示)，一只開關(guān)和導(dǎo)線若干。該同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)。 (1)小明設(shè)計該實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是__E＝I(R＋r)__(用E、r、I、R表示)； (2)小明在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱阻值調(diào)至__最大值__(選填“最大值”、“最小值”或“任意值”)，在實(shí)驗(yàn)過程中，將電阻箱調(diào)至圖乙所示位置，則此時電阻箱接入電路的阻值為__25__Ω； (3)小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的－R圖象，則由圖象求得，該電源的電動勢E＝__6.0(5.8～6.2均可)__V，內(nèi)阻r＝__2.4(2.3～2.5均可)__Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。 解析：(1)在閉合電路中，E、I、R、r幾個量之間的關(guān)系是E＝I(R＋r)。 (2)為了整個電路的安全，所以開始電流要小，即電阻箱電阻調(diào)到最大值；題圖乙電阻箱讀數(shù)為25Ω。 (3)根據(jù)E＝I(R＋r)，推出＝＋，再結(jié)合－R圖象可知：圖線的斜率為，截距為，解得E＝6.0V(5.8～6.2均可)，r＝2.4Ω(2.3～2.5均可)。