高中物理 第二章 恒定电流 210 实验测定电池的电动势和内阻检测 新人教版选修31.docx
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高中物理第二章恒定电流210实验测定电池的电动势和内阻检测新人教版选修31
2019-2020年高中物理第二章恒定电流2.10实验:
测定电池的电动势和内阻检测新人教版选修3-1
1.在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是( )
A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表示数的变化比较明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.移动变阻器的触头时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.根据实验记录的数据作U—I图象时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致分布在直线两侧
【解析】 旧的干电池内阻大,电压变化明显,有利于减小测E、r的误差,A正确;为了减小电表对电路的影响,电流表选内阻小的,电压表选内阻大的,故B错误;应使尽可能多的点在一条直线上,不在直线上的点均匀分布在直线的两则,故D正确;移动变阻器的触头时,应注意电流表不能超出其量程,C正确.综上所述,应选择B.
【答案】 B
2.
(多选)在用如图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中,若有两只电压表V1和V2量程相同,内阻RV1>RV2;两只电流表A1、A2量程相同,内阻RA1>RA2,在该实验中,为了使E、r的测量精确些,选择的电表可以是( )
A.V1和A2B.V2和A2
C.V2和A1D.V1和A1
【解析】 本题实验中电压表和电源相并联,测量的结果应是二者并联后的电动势和内阻,为了减小电压表的影响,应选内阻大的电压表,外电路中电流表与电阻串联,实际中不要求知道电阻的阻值,将电流表和电阻合二为一即可,电流表测的就是它们的真实电流,
因此对电流表内阻无要求.
【答案】 AD
3.(多选)如图所示,是测定两个电源的电功率和内阻的实验中得到的电流和路端电压图象,则有( )
A.当I1=I2时,电源总功率P1=P2
B.当I1=I2时,外电阻R1=R2
C.当U1=U2时,电源输出功率,P出1
D.当U1=U2时,电源内部消耗的电功率P内1
【解析】 由题图知E1=E2,r1>r2,当I1=I2时,P1=E1I1,P2=E2I2,P1=P2,A正确;I=
,故I1=I2时,R1 【答案】 ACD 4.(多选)欲测定电池的电动势和内阻,除待测电池、开关和导线外,配合下列仪器,可以达到实验目的的是( ) A.一只电压表和一个电阻箱 B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器 C.一只电流表和一个电阻箱 D.一只电流表和一个滑动变阻器 【解析】 A对应的原理表达式为E=U+ r,B对应的公式为E=U+Ir.C对应E=I(R+r),D项中因不能确定滑动变阻器的阻值,故不能测E和r. 【答案】 ABC 5.某研究性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R— 图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到E=________V,r=________Ω. 【解析】 由闭合电路的欧姆定律可知: I= ,所以 = .由图象可知,当 =1.0A-1时,R=2Ω;当 =3A-1时,R=7.8Ω,代入上式得: E=2.9V,r=0.9Ω. 【答案】 2.9 0.9 6.现要测量某电源的电动势和内阻.可利用的器材有: 电流表Ⓐ,内阻为1.00Ω;电压表;阻值未知的定值电阻R1,R2,R3,R4,R5;开关S;一端连有鳄鱼夹P的导线1,其他导线若干.某同学设计的测量电路如图所示. (1)按上图在实物图中画出连线,并标出导线1和其P端. (2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1,R2,R3,R4,R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I.数据如下表所示.根据表中数据,在图中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出U-I图线. I/mA 193 153 111 69 30 U/V 2.51 2.59 2.68 2.76 2.84 (3)根据U-I图线求出电源的电动势E=________V,内阻r=________Ω.(保留2位小数) 【解析】 (1)根据电路图连接实物图,注意电流表外接,电压表并联,并标出导线1和其P端. (2)根据闭合电路欧姆定律得E=U+I(RA+r),则U=E-I(RA+r),可知U-I图线为直线.根据表中的数据在坐标纸上描点,然后用一条直线把尽量多的点连接(不在直线上的点分居直线两侧且靠近直线,偏离直线较远的点应舍去),如图所示. (3)根据U-I图线可知,纵轴截距为E=2.90V,图线的斜率的绝对值为r+RA=| |Ω≈2.03Ω,又RA=1.00Ω,则电源内阻r≈1.03Ω. 【答案】 (1)连接如图所示. (2)U-I图线如图所示. (3)2.90(在2.89~2.91之间均可) 1.03(在0.93~1.13之间均可) 能力提升 1.给你一个电阻箱,开关及导线等,如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻. (1)画出电路图. (2)实验过程中,将电阻箱拨到4.5Ω时,电压表读数为0.90V;若将电阻箱拨到图(a)所示的________Ω时,电压表的读数如图(b)所示,是________V. (3)根据以上实验数据,可以算出该节电池的电动势E=________V. 【解析】 (1)根据闭合电路欧姆定律: E=U+Ir.当外电路是纯电阻电路时,上式也可写成: E=U+ ·r.由此可见,如果没有电流表,不能直接测得总电流I,也可以利用部分电路的欧姆定律,由 计算得到外电路的总电流I.当然此时必须外电路的电阻R可变,而且阻值可直接读出,所以必须用电阻箱代替滑动变阻器. 因此如果给出电压表、电阻箱、开关和导线,也能测出一个电池的电动势和内阻,其实验电路图如答图所示. (2)电阻箱上电阻值的大小是把面板上指示的所有电阻相加,所以图(a)中电阻箱的电阻是110Ω;本实验是测一节干电池的电动势和内阻,所以图(b)中电压表所用量程应是0~3V,所以指示的电压应该是1.1V. (3)由闭合电路欧姆定律E=U+ ·r,代入数据得: E=0.90+ r;E=1.1+ ·r 联立两式解得r=1.05Ω E=1.11V. 【答案】 (1)如图所示 (2)110 1.1 (3)1.11 2.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r,所用电路如图甲所示,一位同学测得的6组数据如下表所示. 组别 1 2 3 4 5 6 电流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 电压U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)试根据这些数据在图乙中作出U—I图线. (2)根据图线求出电池的电动势E=________V,电池的内电阻r=________Ω. (3)若不作出图线,只选用其中两组U和I的数据,用公式E=U+Ir列方程求E和r,这样做可得出误差很大的结果,其中选用第________组和第________组的数据,求得E和r误差最大. 【解析】 (1)如图 (2)读图,纵轴截距表示电动势E=1.46V,斜率大小表示内阻r= Ω≈0.71Ω (3)选两组数据用公式E=U+Ir列方程求E和r等效于连接图线上两点作直线求E和r,而第3组和第4组所连直线偏离所画直线最大,故选第3、4组求E和r,误差最大. 【答案】 (1)见解析图 (2)1.46 0.71 (3)3 4 3.利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为: 干电池: 电动势约为1.5V,符号 电压表: 量程1V,内阻998.3Ω,符号V. 电流表: 量程1A,符号A. 滑动变阻器: 最大阻值10Ω,符号 电阻箱: 最大阻值99999.9Ω,符号 单刀单掷开关一个,符号 导线若干 (1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内,要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负. (2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的________倍,电阻箱阻值为________Ω. 【解析】 电动势E=1.5V,电压表量程U=1V,所以应扩大为原量程的两倍,U′=2U=2V,使U′>E.电阻箱的电阻R1=RV=998.3Ω,因为串联电路按电阻正比分压,则U1=UV,则U外=U1+UV=2UV,达到扩大为原量程的两倍的目的. 电流表、电压表和正接线柱应与电源正极相连. 【答案】 (1)电路图见解析 (2)2 998.3 4.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差. (1)应该选择的实验电路是下图中的________________(选填“甲”或“乙”). (2)现有电流表(0~0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材: A.电压表(0~15V) B.电压表(0~3V) C.滑动变阻器(0~50Ω) D.滑动变阻器(0~500Ω) 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)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出UI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,内电阻r=________Ω. (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.下列的各示意图中正确反映P-U关系的是________. 【解析】 (1)干电池内电阻较小,远小于电压表内阻,选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小. (2)一节干电池的电动势只有1.5V左右,故电压表应选用量程较小的B,为调节方便,滑动变阻器应选用总阻值较小的C. (3)作图过程略,图见答案. (4)由U=E-Ir知UI图线在U轴上的截距表示E、斜率的绝对值表示r,由图线可得E=1.50V,r=0.83Ω. (5)由P=IU= ×U= (UE-U2)可知,P-U图线是一条开口向下的抛物线,故选C. 【答案】 (1)甲 (2)B C (3)如图所示 (4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85) (5)C 2019-2020年高中物理第二章恒定电流2.10实验: 测定电池的电动势和内阻课后训练新人教版选修3-1 1.如图所示,a、b为两个独立电源的路端电压U与其总电流I的关系图线,则下列说法正确的是 A.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等 B.电流都是I0时,两电源的内电压相等 C.电源a的电动势大于电源b的电动势 D.电源a的内阻小于电源b的内阻 2.下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据,处理方法既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是 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UI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电阻r 3.在“测电源电动势和内阻”的实验中,实验室提供了下列器材: 电压表V1(0~3V),电压表V2(0~15V);电流表A1(0~0.6A),电流表A2(0~3A),滑动变阻器R1(0~10Ω,2A),滑动变阻器R2(0~100Ω,0.5A)定值电阻R0=5Ω,内阻为1Ω的蓄电池,为了使测量出的电动势和内阻都尽可能准确,实验时电压表应选______,电流表应选______,滑动变阻器应选______。 画出本实验的电路图,并简要说出你的理由。 4.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=5Ω)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________; B.将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V; C.将开关S2________,电压表的示数是1.16V;断开开关S1。 (3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是________(计算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”)。 (a) (b) (c) 5.如图所示,图中E为直流电源,R为已知电阻,V为理想电压表,其量程略大于电源电动势,S1和S2是开关。 现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r,试写出主要实验步骤及结果的表达式。 参考答案 1.答案: AC 当路端电压都为U0时,电流都为I0,由U=IR得,此时外电阻相等,A对;a、b与U轴的交点不同,所以E不同,电源a的电动势大于电源b的,所以在电流都是I0时,两电源的内电压不同,所以B错,C对;又由a、b与I轴的交点b的大于a的,即b的短路电流较大,又b的电动势相对较小,所以b的内阻比a的小,D错。 2.答案: C A中只测量两组数据求出E、r,偶然误差较大;B中计算E、r平均值虽然能减小误差,但太繁琐;D中分别求I、U的平均值是错误的做法。 3.解析: 由待测电源电动势和内阻的大约值,从读数要求出发,不难选出电压表用V1,电流表应用A1。 由于滑动变阻器R2允许通过的最大电流为0.5A,从安全角度考虑,滑动变阻器应选用R1。 主要实验器材选定后,再考虑到中学实验室中的电流表的内阻RA均不能忽略,且很难达到RA≪r,故由于电流表的分压作用带来的系统误差较大,在无特殊说明情况下,一般均采用电流表内接法。 答案: V1 A1 R1 电路图如图所示 4.解析: (1)如图所示。 (2)A: R=2×10Ω=20Ω C: 由于电压表示数减小,所以开关S2应闭合。 (3)开关S1闭合,S2断开时,外电路断路,电源电动势E=1.49V。 S2闭合后,电路中电流A=0.058A,由闭合电路欧姆定律得: Ω=5.69Ω,所以r=5.69Ω-R0=0.69Ω。 (4)由于电压表不是理想电压表,所以外电路不能视为断路,电路中有电流,电压表示数为电阻箱两端电压,应小于电动势,即测量值小于真实值。 答案: (1)见解析 (2)20Ω 闭合 (3)0.69Ω (4)小 5.解析: 实验步骤: (1)将S1闭合,S2断开,电压表直接和电源相连,记下电压表读数U1,就是电源的电动势; (2)S1、S2均闭合,记下电压表读数U2,即为电阻R两端电压。 根据闭合电路欧姆定律,有E=U2+ 即U1=U2+,解得r=。 答案: 见解析
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