1、10实验:测定电池的电动势和内阻A组1.(多选)在测定电池的电动势和内电阻的实验中,待测电池、开关和导线,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的()A.一只电流表和一个电阻箱B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.一只电压表和一个电阻箱D.一只电流表和一个滑动变阻器解析:采用选项A,原理:E=I1R1+I1r,E=I2R2+I2r联立可求得。采用选项B,原理:E=U1+I1r,E=U2+I2r联立可求得。采用选项C,原理:E=U1+r,E=U2+r联立可求得。而选项D采用的滑动变阻器,因不知其阻值,所以无法求得。答案:ABC2.(多选)用图象法求电动势和内阻时,需要描点,就是在U-I坐标系中
2、描出与每组I、U值对应的点,以下说法正确的是()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.在画U-I图线时应当使它通过尽可能多的描出的点D.不在U-I图线上的点应大致均匀地分布在图线的两侧E.个别偏离直线太远的点,应当舍去解析:用图象法求电动势和内阻时,从理论上看U-I图线严格地说应该是一条直线,但由于偶然误差存在,这些点不可能在一条直线上,只能近似在一条直线上。因此画U-I图线时这样处理:使直线尽可能多地通过所描的点,不在直线上的点大致均匀分布在左右两侧,若某个点离直线较远,说明测量
3、时发生较大误差,这样的点应舍去。综上所述,选项B、C、D、E正确。答案:BCDE3.用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中,有两种电路可供选择,若所测干电池内阻较小,为减小内阻测量的误差,实验电路应选择图中的(选填“甲”或“乙”)图,若根据某次实验记录数据画出的U-I图象如图丙所示,下列关于这个图象的说法中正确的是(多选)。A.纵轴截距表示待测电池的电动势,即E=3 VB.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 AC.根据r=,计算出待测电池内阻为5 D.根据r=,计算出待测电池内阻为1.0 解析:所测干电池的内阻较小,电路图应设计为电流表相对于干电池的外接法,故应选甲电路图。U-I图象
4、的纵截距为I=0时的路端电压,其大小等于电动势,故E=3.0V,选项A正确;横轴截距表示路端电压为2.4V时的电流,并非短路电流,选项B错误;U-I图象的斜率的绝对值表示电池内阻,故r=1.0,选项C错误,选项D正确。答案:甲AD4.(多选)如图所示,a、b是两个独立电源A、B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的内阻解析: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,选项A正确;a、b与U轴的交点不同,所以E不同
5、,电源A的电动势大于电源B的电动势,所以在电流都是I0时,两电源的内电压不同,所以选项B错误,选项C正确;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的内阻小,选项D错误。答案:AC5.(多选)某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为020 ,连接电路的实物图如图所示。该学生接线中错误的和不规范的做法是()A.滑动变阻器不起变阻作用B.电流表接线有错C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥答案:ABD6.(多选)用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻,根据测得的数据作出了如图乙所示的U-I图线,由图可知()
6、A.电池电动势的测量值是1.40 VB.电池内阻的测量值是3.50 C.外电路发生短路时的电流为0.40 AD.电压表的示数为1.20 V时电流表的示数I=0.20 A解析:由闭合电路欧姆定律U=E-Ir知,当I=0时,U=E。U-I图线的斜率表示电源的内阻,则r=1。U轴的电压刻度不是从零开始的,U-I图线的横截距不再表示U=0时的短路电流,而是表示路端电压为1V时的干路电流是0.4A,因为=r=常数,从题图中易知,所以I=0.2A。答案:AD7.某研究性学习小组利用如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
7、以得到E=,r=。解析:由闭合电路欧姆定律得,E=I(R+r),R=-r。由此知图线的斜率为电动势E,纵轴截距大小为内阻r。E=2.9V,r=0.9。答案:2.9 V0.9 8.在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的实验中,提供的器材有:A.干电池一节B.电流表(量程0.6 A)C.电压表(量程3 V)D.开关S和若干导线E.滑动变阻器R1(最大阻值20 ,允许最大电流1 A)F.滑动变阻器R2(最大阻值300 ,允许最大电流0.5 A)G.滑动变阻器R3(最大阻值1 000 ,允许最大电流0.1 A)(1)按如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选(填写代号)。甲为使测量
8、尽可能精确,用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连接成实验电路(已连接了部分线),要求变阻器的滑片滑至最左端时,其使用电阻值最大。乙(2)实验步骤:按实验要求连接好电路。闭合开关前把变阻器的滑片滑至一端,使接入电路的阻值最大。闭合开关,调节滑动变阻器,使的指针有明显偏转,读取和的示数。用同样方法测量多组数据。断开开关,整理好器材。数据处理。(3)引起该实验系统误差的主要原因是。答案:(1)E(或R1)如图所示(2)电流表电流表电压表(3)电压表的分流B组1.如图所示,在用一只电压表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中,由于未考虑电压表内阻,其测量值E和r与真实值E0和r0相比较,正确的是
9、()A.EE0,rr0B.E=E0,rE0,rr0D.EE0,rr0解析:本题的实验中,电压表与电源并联,实验测得的是二者并联后的电动势和内阻。由于电压表内阻不可能是无限大,外电路断路时电压表两端电压略小于电动势,则EE0,并联后总电阻小于电池内阻,即rRV2;两只电流表A1、A2量程相同,内阻RA1RA2,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A2C.V2和A1D.V1和A1解析:本题实验中电压表与电源并联,测量的结果应是二者并联后的电动势和内阻,为减少电压表的影响,应选内阻大的电压表。外电路中电流表与电阻串联,实验中不要求知道电阻的阻值,将电流表
10、和电阻合二为一即可,电流表测的就是它们的真实电流,因此对电流表内阻要求不太严格。答案:AD3.测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5 V,r约为1.5 )。器材:量程3 V的理想电压表V,量程0.5 A的电流表A(具有一定内阻),定值电阻R=4 ,滑动变阻器R,开关S,导线若干。(1)画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。(2)实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2。则可以求出E=,r=。(用I1,I2,U1,U2及R表示)解析:本题考查实验原理及数据处理。(1)实验中,由于电流表具有一定内阻,所以应将电流表外接。电路中
11、最大电流即电流表A的最大测量值为0.5A,电源内电压最大约为0.51.5V=0.75V,路端电压最小为4.5V-0.75V=3.75V,而电压表量程为3V。因此须将电阻R与电源串联,这样电压表所测的最大电压U=4.5V-0.5(1.5+4)V=1.75V,小于电压表量程。所以实验电路图为如图所示。(2)由实验原理图可得E=U1+I1(R+r),E=U2+I2(R+r)所以E=,r=-R。答案:(1)图见解析(2)-R4.用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 和1 k,如图为所需的器材。(1)请把它们连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,
12、并要求变阻器的滑片在左端时其电阻值最大。(2)一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据画出U-I图线,根据图线求出电池的电动势E=V,内阻r=。I/A0.120.200.310.400.500.57U/V1.371.321.241.161.191.05解析:(1)用伏安法测电源电动势和内阻,则实验电路图为根据电路图按要求连实验实物图,如图所示。(2)根据测量数据在U-I坐标系中描点作出U-I图线,如图所示。根据纵轴上的截距可得E=1.46V,根据直线的斜率求得r=0.77。答案:(1)见解析(2)1.460.775.在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程
13、较小,某同学设计了如图所示的实物电路。(1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)。(2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值R0=10 的定值电阻两端的电压U,在下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是(选填“1”或“2”)。方案编号电阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点,绘出-R的图象是一条直线。若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E=,内阻r=。(用k、b和R0表示)解析:(1)为了保护电路及电表,防止电路中电流过大,所以实验前电阻箱应置于最大值。
14、(2)通过试值法来说明理由。若R=300,电流约为A0.03A;若R=60,电流约为A0.13A,后者电流读数大,误差小,应选2。(3)电流I=,E=I(R+R0+r),解得,R+-R图象的斜率k=,截距b=,所以电动势E=,内阻r=-R0。答案:(1)最大值(2)2(3)-R06.用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的器材有:A.电压表V:0315 V;B.电流表A:00.63 A;C.变阻器R1(总电阻20 );D.变阻器R2(总电阻100 );E.开关S和导线若干。(1)为完成本实验,电压表的量程选,电流表的量程选,滑动变阻器选。(2)在虚线框内画出实验电路图。(3)如图所示的
15、U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出E=V,r=。(4)若只选用两组数据,用闭合电路的欧姆定律算出E、r,有可能误差较大。若选用第和第组数据误差最大。解析:(1)因一节干电池的电动势约为1.5V,所以电压表量程选03V,电流表量程选00.6A,为方便操作,滑动变阻器选R1。(2)根据所给器材,实验电路应为伏安法,如图所示。(3)对图上各点连线,让尽可能多的点落在直线上,未落在直线上的点均匀分布在直线的两侧(如图所示),从图中可知E=1.5(1.471.52)V,r=0.5(0.470.52)。(4)选取第5和第6组数据,根据闭合电路的欧姆定律,因电压变化较小,而电流变化较大,这样计算得出的E和r误差较大。答案:(1)03 V00.6 AR1(2)图见解析(3)图见解析1.5(1.471.52)0.5(0.470.52)(4)56