河北省張家口市高三物理 同步練習(xí)29 測定電池的電動勢和內(nèi)阻.doc

測定電池的電動勢和內(nèi)阻1.用如圖所示電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保護(hù)作用。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：（a）電流表（量程0.6 A、3 A）（b）電壓表（量程3 V、15 V）（c）定值電阻（阻值1 、額定功率5 W）（d）定值電阻（阻值10 、額定功率10 W）（e）滑動變阻器（阻值范圍010 、額定電流2 A）（f）滑動變阻器（阻值范圍0100 、額定電流1 A）那么（1）要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇_V，電流表的量程應(yīng)選擇_A；R0應(yīng)選擇_的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_的滑動變阻器。（2）引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_。【答案】由于電源是一節(jié)干電池（15V），所選量程為3V的電壓表；估算電流時，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾左右，加上保護(hù)電阻，最大電流在05A左右，所以選量程為06A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，所以保護(hù)電阻不宜太大，否則會使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大；滑動變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了，取010能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0100會出現(xiàn)開始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象。關(guān)于系統(tǒng)誤差一般由測量工具和所造成測量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小。本實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測量值小，造成E測<E真，r測<r真?！窘馕觥柯?.某研究性學(xué)習(xí)小組采用如圖所示的電路測量某干電池的電動勢E和內(nèi)阻r，R為電阻箱，V為理想電壓表，其量程略大于電池的電動勢實(shí)驗(yàn)中通過多次改變電阻箱的阻值R，從電壓表上讀出相應(yīng)的示數(shù)U，該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)U與R不成線性關(guān)系，于是求出了相應(yīng)的電阻與電壓的倒數(shù)如下表所示.序號12345671/R(1)0.10.40.51.02.02.55.01/U(V1)0.360.440.430.600.871.001.58回答下列問題：(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)原理，你認(rèn)為第_(填序號)組數(shù)據(jù)是錯誤的，原因是_.(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請?jiān)谙聢D所給的坐標(biāo)系中繪出1U-1R關(guān)系圖線_(3)由圖線可知，該干電池的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】 (1). (1)3 (2). 隨著電阻的減小路端電壓應(yīng)逐漸減小 (3). (2)見解析圖 (4). (3)2.9 (5). 0.71【解析】【詳解】(1)根據(jù)EUURr，得1U=rE1R+1E，知1R變大，1U就變大，故第3組數(shù)據(jù)錯誤；(2)根據(jù)給定的各組1R、1U值在坐標(biāo)系中描出位置，然后依據(jù)這些位置作出1U1R圖線，如圖所示(3)根據(jù)1U=rE1R+1E知，縱軸截距是電動勢的倒數(shù)，斜率是rE，有1E0.35，rE1.580.355.00，得E2.9 V，r0.71 .3.某個實(shí)驗(yàn)小組認(rèn)為用一只已知內(nèi)阻的電流表和電阻箱，采用如圖甲所示的電路測電源電動勢與內(nèi)阻，比常規(guī)的伏安法更準(zhǔn)確若電流表內(nèi)阻阻值為RA，則測量的方法與步驟是：（1）將電阻箱阻值R調(diào)到最大，閉合S后觀察電流表示數(shù)，然后再調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)指到某兩個恰當(dāng)?shù)闹?，記下此時電阻箱的阻值R1、R2及對應(yīng)的電流I1、I2；（2）根據(jù)以上的數(shù)據(jù)及閉合電路歐姆定律，建立方程組，即可求出電源的電動勢E與內(nèi)阻r.該方程組的表達(dá)式是：_、_.該實(shí)驗(yàn)小組現(xiàn)在手頭只有一個電流表，只知其內(nèi)阻很小，卻不知具體阻值為了測出該電流表的內(nèi)阻，她們找來了如圖乙所示兩節(jié)干電池等實(shí)驗(yàn)器材請你用筆畫線將圖中的實(shí)物連接成能測出電流表內(nèi)阻的電路_注意滑動變阻器串聯(lián)接入電路起限流作用，開關(guān)閉合前其阻值應(yīng)_【答案】 (1). （1）E=I1（R1+RA+r）； (2). E=I2（R2+RA+r） (3). （2）連線如圖； (4). 最大【解析】【詳解】（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程；E=I1（R1+RA+r），E=I2（R2+RA+r）；（2）連線如圖；滑動變阻器是限流式接法，故從最大開始逐漸減小，則開關(guān)閉合前其阻值應(yīng)最大；【點(diǎn)睛】本題第一問關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)的原理，會求解加速度和功率；第二問關(guān)鍵是要明確用安阻法測電源的電動勢和電阻的方法，明確實(shí)驗(yàn)步驟4.某同學(xué)在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，串聯(lián)了一只2.5 的保護(hù)電阻R0，實(shí)驗(yàn)電路如圖所示（1）連好電路后，當(dāng)該同學(xué)閉合電鍵時，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0.檢查各接線柱均未接錯，接觸良好且未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓擋檢查電路，把兩表筆分別接a、b，b、c，d、e時，示數(shù)均為0，把兩表筆接c、d時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是_（2）在圖中按電路原理圖及用多用電表的電壓擋檢查電路時，把兩表筆分別接c、d時的實(shí)物電路圖(如圖所示)以筆畫線代替導(dǎo)線連接起來_（3）排除故障后，該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)，測定得到下列數(shù)據(jù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)上畫出U-I圖線，由圖線知：電池的電動勢為_，內(nèi)阻為_【答案】 (1). （1）R斷路； (2). （2）圖見解析； (3). （3）1.50V， (4). 0.40?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0，電流表或R處斷路，用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接a、b，b、c，d、e時，示數(shù)均為0，把兩表筆接c、d時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，知R斷路。（2）根據(jù)原理圖即可確定實(shí)物圖； （3）根據(jù)描點(diǎn)法可得出U-I圖象如圖。由閉合電路歐姆定律可知：U=E-I（R+r）；由圖可知，U-I圖線是一條傾斜的直線，描點(diǎn)作圖如下圖。縱軸截距為1.50，所以電動勢為：E=1.50V。圖線的斜率為：k=UI=1.501.200.45=2.90，則內(nèi)阻為：r=2.90-2.5=0.40。【點(diǎn)睛】本題考查電源的電動勢和內(nèi)電阻的測量實(shí)驗(yàn)；解決本題的關(guān)鍵會從U-I圖線獲取電源的電動勢和內(nèi)阻，注意將保護(hù)電阻等效到電源的內(nèi)部，最終電源的內(nèi)阻等于圖線的斜率絕對值減去保護(hù)電阻的阻值。5.電動自行車的電瓶用久以后性能會下降，表現(xiàn)之一為電池的電動勢變小，內(nèi)阻變大。某興趣小組將一輛舊電動自行車充滿電，取下四塊電池，分別標(biāo)為A、B、C、D，測量它們的電動勢和內(nèi)阻。用多用表直流電壓50V擋測量每塊電池的電動勢。測量電池A時，多用電表的指針如圖甲所示，其讀數(shù)為_V。用圖乙所示電路測量A、B、C、D四塊電池的電動勢E和內(nèi)阻r，圖中R0為保護(hù)電阻，其阻值為5。改變電阻箱的阻值R，測出對應(yīng)的電流I，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分別作出A、B、C、D四塊電池的1IR圖線，如圖丙。由圖線C可知電池C的電動勢E=_V；內(nèi)阻r=_。分析圖丙可知，電池_(選填“A”、“B”、“C”或“D”)較優(yōu)。【答案】 (1)11.0(答“11”不給分)(2)121(3)C【解析】試題分析：(1)中間刻度線為直流電壓檔，量程50v ，而刻度共計(jì)50格，每格為1v，指針指到第11格，因此讀數(shù)為11.0v，估讀一位。(2)根據(jù)串聯(lián)電路可得I=ER0+R+r，即1I=1ER+1E(R0+r)，圖象斜率即為電動勢倒數(shù)，由圖象C可以看出，當(dāng)電阻箱連入電路中電阻為0時對應(yīng)電流為2 A，圖象C的延長線與橫軸交點(diǎn)為R0r6 ，故電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為1 .(3)圖象的延長線與橫軸的交點(diǎn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn)表示電源內(nèi)阻越大，圖象C的延長線與橫軸的交點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)最近，所以電源C較優(yōu)考點(diǎn)：測量電池電動勢和內(nèi)阻6.某同學(xué)對實(shí)驗(yàn)室的一個多用電表中的電池進(jìn)行更換時，發(fā)現(xiàn)里面除了一節(jié)1.5 V的干電池外，還有一個方形的層疊電池為了測定層疊電池的電動勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室中提供了如下器材： A電流表A1(滿偏電流10 mA，內(nèi)阻10 )B電流表A2(00.6 A3 A，內(nèi)阻未知)C滑動變阻器R0(0100 ，1.0 A)D定值電阻R(阻值990 )E開關(guān)S與導(dǎo)線若干（1）該同學(xué)根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路請你按照電路圖在圖中完成實(shí)物連線_（2）該同學(xué)根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路測出多組數(shù)據(jù)，繪出如圖所示的I1I2圖線(I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù))，則由圖線可以得到被測電池的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.(保留兩位有效數(shù)字)【答案】 (1). （1）實(shí)物連接見解析； (2). （2）9.0， (3). 10【解析】【詳解】（1）由原理圖連接實(shí)物圖所示；（2）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+RA）=E-I2r即：I1=E1000I2r1000 ；由圖可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為9.0mA，則有：9.0mA=E1000；解得E=9.0V；由圖象可知，圖象的斜率為：1010-3，由公式得圖象的斜率等于r1000，故 r1000=1010-3；解得r=10【點(diǎn)睛】本題為測量電源的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)的變形，注意由于沒有電壓表，本實(shí)驗(yàn)中采用改裝的方式將表頭改裝為電壓表，再根據(jù)原實(shí)驗(yàn)的研究方法進(jìn)行分析研究