高中物理 2.9 实验：测定电池的电动势和内阻同步练习6 新人教版选修3-1

实验：测定电池的电动势和内阻【典型例题】【例1】在测干电池的电动势和内电阻的实验中，图有甲、乙两个可供选择的电路，应选用甲电路进行实验，实验中误差的来源是电流表 读数比实际值偏大，根据实验数据画出的U-I图线如图所示，则求得的电动势是 1.5 V，内电阻是0.75 。【解析】本实验中，电压表应测路端电压U，电流表应测通过电源的电流I，根据U=E-Ir，来确定电动势E和内阻r，甲、乙两个电路都存在系统误差，对甲电路，电流表读出的不是通过电源的电流I，而通过电源电流I和电压表上电流IV=之和，即U=E-（I+）r，即误差来自电压的分流。对乙电路，电压表读出的不是路端电压U，而是路端电压U和电流表两端电压UA=IRA之和，即U+IRA=E-Ir，即误差来自电流表的分压，由电源的内阻一般都较小，电压表的分流作用影响较小，故采用甲电路。给出的图象是电源的外特性曲线，将给出图线向两方延长和U轴的交点即为电动势，而此直线斜率的绝对值为内阻。【答案】甲，电流表，大，1.5V， 0.75。【例2】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020，连接电路的实物图如实验图10-7所示(1)指出该同学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电压表接线有错(2)画出这个实验的正确电路图【解析】要正确连好实物图，首先应确定电流表的内外接法，变阻器的连接方式以及各电表的量程其次应注意以下事项：各电表的正、负极性；开关是否在干路上；各导线两端都应接在接线柱上，而不能在导线中间出现分叉；开关闭合前变阻器滑动触头应处于恰当位置；各条连线均应连成一般曲线，而不能连成折线，不能相交且要尽量节省导线；先画电路原理图，后连接实物图，可避免出错。在本题中变阻器要起变阻的作用，必须使接入电路的两根导线一条接在下面的线柱上，另一条接在上面的金属杆的一端上，故图中变阻器起不到变阻的作用，故选A电流表和电压表接入电路时，选择好恰当的量程后，要特别注意“”“”接线柱是否正确，不然的话，极易损坏电表，图中电流表的“”“”接线柱出现错误，故选B干电池的电动势为1.5V，电压表量程适当，故C错但电压表不能直接并联到电源两端，因为开关断开后，电压表仍有示数，故选D【答案】A、B、D 其电路图同例1中的甲图。【例3】有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少，另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少只用这两只电压表、开关和一些连接用导线，通过测量计算出这个电池的电动势(已知电动势不超过电压表的量程，干电池不允许拆开)(1)画出你测量时所用的电路图(2)以测得的量作为已知量，导出计算电动势的式子【解析】本题是实验测量设计论证类型的考题，依题目所创设的物理情景不难认识到两只电压表不能按通常情况当成理想表处理实验测量电路的设计，以及与电路相关的物理方程，只能以部分电路、全电路欧姆定律为依据。(1)测量电路如实验图 (a)、(b)所示(2)设电池电动势为E，内电阻为r，电压表A、B的电阻设为当电压表A接到电池两端时读数为，据欧姆定律得即 A、B串联后接到电池两端时，读数分别为，根据欧姆定律得 联立，把看成未知数解得【基础练习】一、选择题：1、在测定电源电动势和内阻的实验中，为使实验效果明显且不易损坏仪器，应选择下列哪种电源为好（ ）A、内阻较大的普通干电池 B、内阻较小的普通蓄电池C、小型交流发电机 D、小型直流发电机2、图所示为测定电源电动势和内阻的电路图，下列说法中正确的是（ ）A、该电路图有错误，缺少一只与电流表相串联的保护电阻B、用一节干电池做电源，稍旧电池比全新电池效果好C、几节相串联的干电池比单独一节干电池做电源效果好D、实验中滑动变阻器不能短路3、为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导体以外，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的：（ ）A、一个电流表和一个电阻箱B、一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器C、一个电压表和一个电阻箱D、一个电流表和一个滑动变阻器4、在测定电源电动势和内阻的实验中，进行数据处理时的作图，正确做法是（ ）A、横坐标I的起点一定要是零 B、纵坐标U的起点一定要是零C、使表示实验数据的点尽可能地集中在一边A、 使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸5、用电压表、电流表测定a、b两节干电池的电动势Ea、Eb和内电阻ra、rb时，画出的图线如图所示，则由此图线可知（ ）A、EaEb 、rarb B、EaEb 、rarb C、EaEb 、rarb D、EaEb 、rarb6、如图所示为两个电池的路端电压U随电流I变化的图线，已知图线ab，则两个电池的电动势Ea、Eb和内电阻ra、rb的关系是（ ）A、Ea=Eb 、ra=rb B、EaEb 、ra=rb C、EaEb 、rarb D、Ea=Eb 、rarb二、填空题：7、如图所示为根据实验数据画出的路端电压U随电流I变化的图，由图线可知，该电池的电动势E= V，电池的内电阻r= 。8、如图所示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源电动势和内电阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内电阻的测量值 真实值，测量误差产生的原因是 。9、在用伏安法测电池电动势和内电阻的实验中，若线路器材接触良好，某同学按实验图10-11连接好电路合上开关以后，发现电流表示数很大，电压表示数为零，移动滑动变阻器的触头，两电表的示数均无变化，产生这样的故障的原因是 ；又若在实验中出现两电表的示数正常，但移动变阻器触头时，两电表的示数不变化，产生这样的故障原因是 。三、实验设计：10、利用电压表和电流表测一节干电池的电动势E和内阻r，电路如实验图10-12所示，图中为粗调滑线变阻器，为微调滑线变阻器，实验得到四组数据如表中所示I(mA)U(V)50.01.3575.01.281001.201501.05(1)表中数据经处理后，可能确定电动势E=_ _V，内阻r=_ _。(2)现有滑线变阻器：A(10，1A)，B(500，0.5A)，C(500，0.1A)那么在本次实验中，滑线变阻器应选用_ _，应选用_ _。(填“A”、“B”或“C”)11、下面是在测某电池的电动势和内电阻的实验中记录的六组数据请在直角坐标系中画出UI图，并根据图象算出待测电池的电动势和内电阻U(V)1.371.321.241.181.101.05I(A)0.120.200.310.320.500.57【能力提升】1、如图所示是根据某次实验记录的数据画出的UI图线，关于此图线，下列的说法中正确的是：（ ）A、 纵轴的截距表示电源的电动势，即E3.0VB、 横轴的截距表示电源的短路电流，即I短0.6AC、 电源的内阻r5D、 电源的内阻r1.02、在测量电池的电动势和内阻的实验中，电源的电动势约为6V，内阻约为0.5，电流表的内阻为0.5，电压表的内阻为6k。为了减小实验的误差，应当采用的电路是如图所示中的：（ ）3、下面给出的用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法中，既能减小偶然误差，又直观简便的方法是：（ ）A、测出两组I和U数据，代入方程组，求出E和rB、测出多组I和U数据，代入方程求出几组E和r，最后求出平均值C、测出多组I和U数据，画UI图线，根据图线求出E和rD、测出多组I和U数据，分别求出I和U的平均值，然后代入公式求出E和r4、在测电源电动势和内阻的实验中，用电源、电阻箱、电压表连成如实验图10-13所示电路一位同学记录的6组数据见下表：R/2.03.06.0101520U/V1.301.361.411.481.491.50试根据这些数据在坐标纸上选择适当的坐标轴，并在实验图10-14的方格纸上画出图线，根据图线读出电源的电动势E=_ _V，求得电源的内阻r=_ _。参考答案：【基础练习】一、选择题：1、A 2、BD 3、ABC 4、D 5、A 6、B二、填空题：7、1.5 0.625 8、等于 大于 电流表具有内电阻 9、滑动变阻器短路 将滑动变阻器接成一个定值电阻三、计算题：10、1.5 3 B A 11、略【能力提升】1、AD 2、A 3、C 4、1.53 0.35