资源描述
第4讲实验:测量电源的电动势和内阻A组基础巩固1.(2016北京理综,19,6分)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.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B.一个伏特表和多个定值电阻C.一个安培表和一个电阻箱D.两个安培表和一个滑动变阻器答案D根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;D选项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。2.小芳同学利用手边的实验器材设计了如图所示的电路,电阻R的阻值以及电源的电动势和内阻均未知,电压表另一端的接线位置待定。通过改变滑动变阻器接入电路的阻值获得多组数据,并描绘出U-I关系图像(U、I分别为电压表和电流表的示数)。不计电表对电路的影响。下列说法正确的是()A.若接a,利用该图像可得到电阻R的阻值B.若接b,利用该图像可得到电阻R的阻值C.若接a,利用该图像可得到电源的电动势和内阻D.若接b,利用该图像可得到电源的电动势和内阻答案D当接b时,U-I图线与U轴交点的纵坐标为电源电动势,图线斜率的绝对值为电源内阻。当接a时,U-I图线斜率的绝对值为电源内阻与电阻R之和,与U轴交点的纵坐标为电源电动势。D项正确,A、B、C错误。3.(2018朝阳一模)利用如图1所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。(1)现有电压表(03 V)、开关和导线若干,以及下列器材:A.电流表(00.6 A)B.电流表(03 A)C.滑动变阻器(020 )D.滑动变阻器(0100 )实验中电流表应选用;滑动变阻器应选用。(选填相应器材前的字母)图1图2(2)在图2中用笔画线代替导线,按图1将电路连线补充完整。(3)实验中,某同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图3的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。序号123456电压U(V)1.351.301.251.201.151.10电流I(A)0.120.140.240.300.360.42图3(4)根据图3可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= 。(5)小明同学学习了电源的相关知识后,制作了如图4所示的水果电池。为了测量该电池的电动势,他从实验室借来了灵敏电流表(内阻未知,且不可忽略)、电阻箱、开关以及若干导线,设计了如图5所示的电路图。你认为小明同学能否准确测出水果电池的电动势,并说明理由。图4图5答案(1)AC(2)如图所示(3)如图所示(4)1.45(1.431.47)0.83(0.800.86)(5)可以准确测出水果电池的电动势。根据闭合电路欧姆定律有E=I(R+r+Rg),变形可得1I=1ER+r+RgE。实验中,改变电阻箱的阻值R,可读出灵敏电流表相应的读数I,得到多组对应R、I数据,并画出1I-R图像。在1I-R图像中,图线的斜率k=1E,所以E=1k。解析(1)测定一节干电池的电动势和内阻,要求在小电流下快速测量,控制电流较小,故电流表选00.6 A的;干电池的内阻较小,滑动变阻器的总电阻过大调节不方便,故滑动变阻器选020 的。(2)见答案(3)见答案(4)U-I图线的纵截距表示电池的电动势,则E=1.45 V。图线斜率的绝对值表示内电阻,则r=|U|I=1.45-1.10.42 =0.38 。4.(2018石景山一模)现要测量一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6 V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有:电流表A1(量程030 mA);电流表A2(量程0100 mA);电压表V(量程06 V);滑动变阻器R1(阻值05 );滑动变阻器R2(阻值0300 );开关S一个,导线若干。某同学的实验过程如下:.设计如图1所示的电路图,正确连接电路。图1.将滑动变阻器R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录。以U为纵轴,I为横轴,得到如图2所示的图线。图2.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变。重复步骤,得到另一条U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0)。回答下列问题:(1)电流表应选用,滑动变阻器应选用;(2)由图2的图线,得电源内阻r= ;(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx=,代入数值可得Rx;(4)若电表为理想电表,Rx分别接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围,电压表示数变化范围。(选填“相同”或“不同”)答案(1)A2R2(2)25(3)U0I0-r(4)相同不同解析(1)由电池的电动势约为6 V,电池内阻和待测电阻阻值均为数十欧,可知电流表应选A2,滑动变阻器要起限流作用,故选R2。(2)U-I图像的斜率绝对值等于r,由图可得r=25 。(3)电路改接后,U-I图线斜率的绝对值等于r+Rx,故有Rx=U0I0-r。(4)Rx分别接在B、C之间与接在A、B之间,电压表测量的电压是不同的,调节滑动变阻器,电压表示数变化范围也不同,但电流表始终与电阻是串联关系,故电流表示数变化范围相同。B组综合提能1.(2018丰台一模)用图甲所示的电路,测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:甲双量程电流表:(量程00.6 A,03 A);双量程电压表:(量程03 V,015 V);滑动变阻器:R1(阻值范围020 ,额定电流2 A)R2(阻值范围01 000 ,额定电流1 A)(1)为了调节方便,测量精度更高,实验中应选用电流表的量程为A,电压表的量程为V,应选用滑动变阻器(填写滑动变阻器符号)。(2)根据图甲正确连接图乙中的实物电路,注意闭合开关时滑动变阻器的滑片P应处于正确的位置并选择正确的电表量程进行连线。乙(3)通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U,利用这些数据在图丙中画出了U-I图线。由图线可以得出此干电池的电动势E= V,内阻r =。丙(4)引起该实验的系统误差的主要原因是。A.电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小B.电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大C.电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小D.电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大(5)根据实验测得的I、U 数据,若令y=IU,x=I,则由计算机拟合得出的y-x 图线应是图丁中的(选填“a”“b”或“c”),其余两条图线分别是令y=IE和y=I2r得出的。根据前面测量得到的电源电动势和内阻的值,推测图丁中A点的x、y坐标分别为A、W(保留2位有效数字)。丁答案(1) 00.603R1(2)如图所示(3)1.451.3(4)A(5)c1.11.6解析(1)1节旧干电池的电动势约1.5 V,电压表用03 V量程更精确。由图丙可知电流表通过电流的最大值为0.5 A左右,选用电流表的00.6 A量程更精确。干电池内阻1 2 ,选R1能较好地控制电路中电流变化,而R2阻值太大,不方便控制电路。(2)见答案(3)由U=E-rI知U-I图线的纵截距为E,即E=1.45 V,斜率的绝对值表示内阻,r=|U|I=1.45-0.800.50 =1.3 。(4)电源实际输出电流等于通过电压表的电流加上通过电流表的电流,即电流表读数比电源输出电流小,因此选A。(5)y=IU=P外=EI-I2r=Ex-rx2,即y-x图线是开口向下的抛物线,因此选填c。若y=IE,则y=Ex,即a图线。 b是y=I2r图线,即y=I2r=rx2,为开口向上的抛物线的一半。a、b图线交点满足EI=I2r,I=Er=x=1.451.3 A=1.1 A,y=EI=1.451.1 W=1.6 W。2.某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表,为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0 的定值电阻。(1)已知灵敏电流计的满偏电流Ig=100 A、内阻rg=2.0 k,若要使改装后的电流表满偏电流为200 mA,应并联一只(保留一位小数)的定值电阻R1;(2)根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;(3)某次实验的数据如下表所示:测量次数12345678电压表读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表读数I/mA20406080100120140160该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是。(4)该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是。(填选项前的字母)A.电压表内阻的影响B.滑动变阻器的最大阻值偏小C.R1的实际阻值比计算值偏小D.R0的实际阻值比标称值偏大答案(1)1.0(2)如图所示(3)1.66充分利用已测得的数据(4)CD解析(1)Igrg=(I-Ig)R1,解得R1=1.0 。(2)参见答案。(3)r=UI,r1=U5-U1I5-I1,r2=U6-U2I6-I2,r3=U7-U3I7-I3r4=U8-U4I8-I4,I5-I1=I6-I2=I7-I3=I8-I4=80 mAr=r-R0=r1+r2+r3+r44-R0=U5+U6+U7+U8-U1-U2-U3-U440.08A-4 =1.66 (4)电压表内阻的影响会造成E和r的测量值均偏小,滑动变阻器对测量没有影响,R1的值偏小,表测量值偏小,r测量值偏大,r=r-R0,R0偏小,r偏大。11
展开阅读全文