1、10实验:测定电池的电动势和内阻课时过关能力提升基础巩固1(多选)用伏安法测量电源电动势和内阻的实验中,下列注意事项中正确的是()A.应选用新的干电池作为被测电源,以使电压表的示数变化比较明显B.应选用内阻较小的电压表和电流表C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路,以免造成电源过载D.根据实验记录的数据作U-I图线时,应画一条通过尽可能多的点的直线,并使不在直线上的点大致分布在直线的两侧答案:CD2下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据,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rB.多
2、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U-I图象,再根据图象求出E、rD.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阻r解析: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,但不够直观、简便;D中分别求I、U的平均值是错误的做法。答案:C3(多选)如图所示,根据某次实验记录数据画出的U-I图像,下列关于这个图像的说法正确的是 ()A.纵轴截距表示待测电源的电动势B.横轴截距表示短路电流C.根据r=EI短,计算出待测电源内阻为12 D.电流为
3、0.3 A时的外电阻是18 解析:图象与纵轴的交点,电流取值为0,此时为断路状态,截距即等于电源电动势,选项A对;但图象与横轴的交点处,电压等于5.0 V,所以0.5 A是路端电压为 5.0 V 时的电流,而不是短路电流,选项B错;根据r=E-UI得 r=2 ,选项C错;根据R=UI=5.40.3 =18 ,选项 D对。答案:AD4在测定一节干电池(电动势约为1.5 V,内阻约为 2 )的电动势和内阻的实验中,变阻器和电压表各有两个供选:A电压表量程为15 V,B电压表量程为 3 V,C变阻器为(20 ,3 A),D变阻器为(500 ,0.2 A)。电压表应该选 (选填“A”或“B”),这是因
4、为 。变阻器应该选 (选填“C”或“D”),这是因为 。答案:BA电压表量程过大,误差较大CD变阻器额定电流过小且调节不便5在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,一位同学用合适的器材连接好实物图后,准备闭合开关时的情况如图所示。(1)其中有两处错误是: ; 。(2)在没有改正错误时闭合开关后,发现电压表有示数,电流表没有示数。移动滑动变阻器的滑片,两表示数没有变化。用另一电压表测MP两点发现无示数,测NQ两点有示数,则出现上述情况的原因是(填选项前的字母)。A.a导线断路B.b导线断路C.滑动变阻器断路D.由于线路连接错误造成的(3)在改正前面所有问题后,经过正确的实验操作,得到表中
5、的数据,请在所给的坐标中画出该电源的U-I图像,并根据图像求出该电源的电动势E=V,内阻r=。实验次数123456I/A0.120.200.250.330.400.51U/V1.361.301.211.201.151.07解析:(1)实验前要让滑动变阻器的滑片处于阻值最大处,电压表不能直接接在电源两端。所以,两处错误是滑动变阻器的滑片没有处于阻值最大处;电压表直接接在电源两端。(2)电压表的示数不为零,电流表的示数为零,说明电路处于断路。另一电压表测MP两点发现无示数,测NQ两点有示数,原因是b导线断路,故选B。(3)应用描点法作图,作出U-I图像。由电源的U-I图像可知,电源电动势为1.46
6、 V,电源内阻r=UI=0.80 。答案:(1)滑动变阻器的滑片没有处于阻值最大处电压表直接接在电源两端(2)B(3)U-I图象见解析1.46(1.451.50都可)0.80(0.750.82都可)6某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如图甲所示。甲(1)测量E和r的实验方案为调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式,利用测量数据作出U-I图像,得出E和r。(2)将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在图甲中用笔画线代替导线连接电路。(3)
7、实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图像如图乙中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知:在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势(选填“增大”“减小”或“不变”),电源内阻(选填“增大”“减小”或“不变”)。图线(c)对应的电源电动势E=V,内阻r=,当外电路总电阻为2 500 时,该电源的输出功率P= mW。(均保留三位有效数字)乙解析:(1)利用E=U+Ir可推得U=E-Ir。(2)要避免电流表分压作用对测量结果的影响,电流表应采用外接法,开关要控制整个电路,实物连接如答案图所示。(3)由U-I图像可以看出,减小铜片与锌片间距,纵轴截距不变,即电源电动势不变;
8、由于U-I图像的斜率随两电极间距离减小而增大,根据r=UI可知电源内阻逐渐增大;对于图线(c),与纵轴交点U=0.975 V,即为电源电动势,根据r=UI可得r=0.975-0.6000.785 =478 ;当R=2 500 时,P=ER+r2R可得P0.268 mW。答案:(1)U=E-Ir(2)(3)不变增大0.9754780.268能力提升1某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合,为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是()A.一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器 B.一个电压表和多个定值电阻C.一个电流表和一个电阻箱D.两个电流表
9、和一个滑动变阻器 解析:A选项应用公式E=U+Ir可以测量E和r。B选项应用公式E=U+URr可以测量E和r。C选项应用公式E=IR+Ir可以测量E和r。D选项中无法测量路端电压,故最不可取,选D。答案:D2(多选)如图所示,a、b为两个独立电源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,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
10、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。答案:AC3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=5 )一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图甲。甲乙(1)在图乙的实物图中,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,示数如图丙所示,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 1.49 V;C.将开关S2,电压表的示数是 1.16 V;断开开关S
11、1。(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(选填“大”或“小”)。丙解析:(1)如图所示。(2)A:R=210 =20 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=1.49 V。S2闭合后,电路中电流I=URR=1.1620 A=0.058 A,由闭合电路欧姆定律得R0+r=E-URI=1.49-1.160.058 =5.69 ,所以r=5.69 -R0=0.69 。(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
12、示数为电源的输出电压,应小于电动势,即测量值小于真实值。答案:(1)见解析(2)20 闭合(3)0.69 (4)小4为测量一电源的电动势及内阻。(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表A.量程为1 V、内阻大约为1 k的电压表V1B.量程为2 V、内阻大约为2 k的电压表V2C.量程为3 V、内阻为3 k的电压表V3选择电压表串联 k的电阻可以改装成量程为9 V的电压表。(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号V1、V2或V3与一个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图。(3)根据以上实验原理电路图进
13、行实验,读出电压表示数为1.50 V时,电阻箱的阻值为15.0 ;电压表示数为2.00 V时,电阻箱的阻值为40.0 ,则电源的电动势E= V,内阻r= 。解析:(1)改装电压表时,其内阻阻值要准确告知,所以排除A、B而选C;再由欧姆定律可知U=UVRV(RV+R串),得R串=RVUUV-RV=3k9V3V-3 k=6 k。(2)电路图如图所示(3)改装后的电压表量程为09 V。当电压表示数为1.50 V和2.00 V时,电阻箱两端实际电压为4.5 V和6 V。根据欧姆定律得UR=ER+r,代入两组数据,解得E=7.5 V,r=10 。答案:(1)C6(2)见解析图(3)7.5105某研究性学
14、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-1I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=_。解析:由闭合电路欧姆定律E=I(R+r),得R=EI-r=E1I-r,因此R-1I图像的斜率值R1I即为电源电动势,而纵截距的绝对值为内阻r。由图像可得r=1 ,在图象上取点计算斜率可得E=3 V。答案:316某研究性学习小组利用如图所示的电路测量某电池的电动势E和内阻r。由于电池的内阻很小,因此在电路中接入了一个阻值为2.0 的定值电阻R0,闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,读出电压表相应的示数,得到了如下表数据:电阻箱读数R/40.
15、0020.0012.008.006.005.00电压表示数U/V1.891.781.661.571.431.35(1)为了比较准确地得出实验结论,该小组的同学准备用图像来处理实验数据。图像的纵坐标表示电压表读数U,则图像的横坐标表示的物理量应该是 。(2)计算出与该组数据对应的物理量并填在表格中。(3)在如图所示的图像中作图,利用图像得出E= V,r= 。解析:(1)由闭合电路欧姆定律可得E=U+UR(R0+r),所以有U=E-UR(R0+r),显然,若用UR作为图像的横坐标,可得一次函数,则图像是直线,图像与纵轴的交点表示电池的电动势,图像斜率的绝对值表示R0+r。(2)根据表中实验数据,找
16、出电压表示数U与所对应电阻的阻值R,由欧姆定律I=UR可求出相应的电流。(3)根据(2)中所得数据,在坐标系中描出对应的点,然后根据坐标系中的点作直线,作出电源的路端电压与电流关系图像如图所示;由图像可知,电源电动势E=2.0 V;由于图像斜率绝对值等于电源内阻与定值电阻阻值之和,得k=r+R0=E-UI=2.4 ,得电池的内阻r=k-R0=2.4 -2.0 =0.4 。答案:(1)电压U与电阻R的比值UR(2)表格中数据如下:电阻箱读数R/40.0020.0012.008.006.005.00电压表示数U/V1.891.781.661.571.431.35电压U与电阻R的比值UR/A0.0470.0890.1380.1960.2380.270(3)图像见解析2.00.4