河北省張家口市高三物理 同步練習29 測定電池的電動勢和內阻.doc
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測定電池的電動勢和內阻1.用如圖所示電路,測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻。電池的內阻較小,為了防止在調節(jié)滑動變阻器時造成短路,電路中用一個定值電阻R0起保護作用。除電池、開關和導線外,可供使用的實驗器材還有:(a)電流表(量程0.6 A、3 A)(b)電壓表(量程3 V、15 V)(c)定值電阻(阻值1 、額定功率5 W)(d)定值電阻(阻值10 、額定功率10 W)(e)滑動變阻器(阻值范圍010 、額定電流2 A)(f)滑動變阻器(阻值范圍0100 、額定電流1 A)那么(1)要正確完成實驗,電壓表的量程應選擇_V,電流表的量程應選擇_A;R0應選擇_的定值電阻,R應選擇阻值范圍是_的滑動變阻器。(2)引起該實驗系統誤差的主要原因是_?!敬鸢浮坑捎陔娫词且还?jié)干電池(15V),所選量程為3V的電壓表;估算電流時,考慮到干電池的內阻一般幾左右,加上保護電阻,最大電流在05A左右,所以選量程為06A的電流表;由于電池內阻很小,所以保護電阻不宜太大,否則會使得電流表、電壓表取值范圍小,造成的誤差大;滑動變阻器的最大阻值一般比電池內阻大幾倍就好了,取010能很好地控制電路中的電流和電壓,若取0100會出現開始幾乎不變最后突然變化的現象。關于系統誤差一般由測量工具和所造成測量方法造成的,一般具有傾向性,總是偏大或者偏小。本實驗中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數總是比測量值小,造成E測E真,r測r真?!窘馕觥柯?.某研究性學習小組采用如圖所示的電路測量某干電池的電動勢E和內阻r,R為電阻箱,V為理想電壓表,其量程略大于電池的電動勢實驗中通過多次改變電阻箱的阻值R,從電壓表上讀出相應的示數U,該小組同學發(fā)現U與R不成線性關系,于是求出了相應的電阻與電壓的倒數如下表所示.序號12345671/R(1)0.10.40.51.02.02.55.01/U(V1)0.360.440.430.600.871.001.58回答下列問題:(1)根據表中的數據和實驗原理,你認為第_(填序號)組數據是錯誤的,原因是_.(2)根據實驗數據,請在下圖所給的坐標系中繪出1U-1R關系圖線_(3)由圖線可知,該干電池的電動勢E_ V,內阻r_ .(結果保留兩位有效數字)【答案】 (1). (1)3 (2). 隨著電阻的減小路端電壓應逐漸減小 (3). (2)見解析圖 (4). (3)2.9 (5). 0.71【解析】【詳解】(1)根據EUURr,得1U=rE1R+1E,知1R變大,1U就變大,故第3組數據錯誤;(2)根據給定的各組1R、1U值在坐標系中描出位置,然后依據這些位置作出1U1R圖線,如圖所示(3)根據1U=rE1R+1E知,縱軸截距是電動勢的倒數,斜率是rE,有1E0.35,rE1.580.355.00,得E2.9 V,r0.71 .3.某個實驗小組認為用一只已知內阻的電流表和電阻箱,采用如圖甲所示的電路測電源電動勢與內阻,比常規(guī)的伏安法更準確若電流表內阻阻值為RA,則測量的方法與步驟是:(1)將電阻箱阻值R調到最大,閉合S后觀察電流表示數,然后再調節(jié)電阻箱,使電流表的示數指到某兩個恰當的值,記下此時電阻箱的阻值R1、R2及對應的電流I1、I2;(2)根據以上的數據及閉合電路歐姆定律,建立方程組,即可求出電源的電動勢E與內阻r.該方程組的表達式是:_、_.該實驗小組現在手頭只有一個電流表,只知其內阻很小,卻不知具體阻值為了測出該電流表的內阻,她們找來了如圖乙所示兩節(jié)干電池等實驗器材請你用筆畫線將圖中的實物連接成能測出電流表內阻的電路_注意滑動變阻器串聯接入電路起限流作用,開關閉合前其阻值應_【答案】 (1). (1)E=I1(R1+RA+r); (2). E=I2(R2+RA+r) (3). (2)連線如圖; (4). 最大【解析】【詳解】(1)根據閉合電路歐姆定律列方程;E=I1(R1+RA+r),E=I2(R2+RA+r);(2)連線如圖;滑動變阻器是限流式接法,故從最大開始逐漸減小,則開關閉合前其阻值應最大;【點睛】本題第一問關鍵是明確實驗的原理,會求解加速度和功率;第二問關鍵是要明確用安阻法測電源的電動勢和電阻的方法,明確實驗步驟4.某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內阻的實驗中,串聯了一只2.5 的保護電阻R0,實驗電路如圖所示(1)連好電路后,當該同學閉合電鍵時,發(fā)現電流表示數為0,電壓表示數不為0.檢查各接線柱均未接錯,接觸良好且未發(fā)生短路;他用多用電表的電壓擋檢查電路,把兩表筆分別接a、b,b、c,d、e時,示數均為0,把兩表筆接c、d時,示數與電壓表示數相同,由此可推斷故障是_(2)在圖中按電路原理圖及用多用電表的電壓擋檢查電路時,把兩表筆分別接c、d時的實物電路圖(如圖所示)以筆畫線代替導線連接起來_(3)排除故障后,該同學順利完成實驗,測定得到下列數據,根據表中數據在坐標上畫出U-I圖線,由圖線知:電池的電動勢為_,內阻為_【答案】 (1). (1)R斷路; (2). (2)圖見解析; (3). (3)1.50V, (4). 0.40?!窘馕觥俊驹斀狻浚?)發(fā)現電流表示數為0,電壓表示數不為0,電流表或R處斷路,用多用電表的電壓檔檢查電路,把兩表筆分別接a、b,b、c,d、e時,示數均為0,把兩表筆接c、d時,示數與電壓表示數相同,知R斷路。(2)根據原理圖即可確定實物圖; (3)根據描點法可得出U-I圖象如圖。由閉合電路歐姆定律可知:U=E-I(R+r);由圖可知,U-I圖線是一條傾斜的直線,描點作圖如下圖??v軸截距為1.50,所以電動勢為:E=1.50V。圖線的斜率為:k=UI=1.501.200.45=2.90,則內阻為:r=2.90-2.5=0.40?!军c睛】本題考查電源的電動勢和內電阻的測量實驗;解決本題的關鍵會從U-I圖線獲取電源的電動勢和內阻,注意將保護電阻等效到電源的內部,最終電源的內阻等于圖線的斜率絕對值減去保護電阻的阻值。5.電動自行車的電瓶用久以后性能會下降,表現之一為電池的電動勢變小,內阻變大。某興趣小組將一輛舊電動自行車充滿電,取下四塊電池,分別標為A、B、C、D,測量它們的電動勢和內阻。用多用表直流電壓50V擋測量每塊電池的電動勢。測量電池A時,多用電表的指針如圖甲所示,其讀數為_V。用圖乙所示電路測量A、B、C、D四塊電池的電動勢E和內阻r,圖中R0為保護電阻,其阻值為5。改變電阻箱的阻值R,測出對應的電流I,根據測量數據分別作出A、B、C、D四塊電池的1IR圖線,如圖丙。由圖線C可知電池C的電動勢E=_V;內阻r=_。分析圖丙可知,電池_(選填“A”、“B”、“C”或“D”)較優(yōu)。【答案】 (1)11.0(答“11”不給分)(2)121(3)C【解析】試題分析:(1)中間刻度線為直流電壓檔,量程50v ,而刻度共計50格,每格為1v,指針指到第11格,因此讀數為11.0v,估讀一位。(2)根據串聯電路可得I=ER0+R+r,即1I=1ER+1E(R0+r),圖象斜率即為電動勢倒數,由圖象C可以看出,當電阻箱連入電路中電阻為0時對應電流為2 A,圖象C的延長線與橫軸交點為R0r6 ,故電源電動勢為12 V,內阻為1 .(3)圖象的延長線與橫軸的交點離原點越遠表示電源內阻越大,圖象C的延長線與橫軸的交點離坐標原點最近,所以電源C較優(yōu)考點:測量電池電動勢和內阻6.某同學對實驗室的一個多用電表中的電池進行更換時,發(fā)現里面除了一節(jié)1.5 V的干電池外,還有一個方形的層疊電池為了測定層疊電池的電動勢和內阻,實驗室中提供了如下器材: A電流表A1(滿偏電流10 mA,內阻10 )B電流表A2(00.6 A3 A,內阻未知)C滑動變阻器R0(0100 ,1.0 A)D定值電阻R(阻值990 )E開關S與導線若干(1)該同學根據現有的實驗器材,設計了如圖所示的電路請你按照電路圖在圖中完成實物連線_(2)該同學根據上述設計的實驗電路測出多組數據,繪出如圖所示的I1I2圖線(I1為電流表A1的示數,I2為電流表A2的示數),則由圖線可以得到被測電池的電動勢E_V,內阻r_.(保留兩位有效數字)【答案】 (1). (1)實物連接見解析; (2). (2)9.0, (3). 10【解析】【詳解】(1)由原理圖連接實物圖所示;(2)表頭的示數與定值電阻阻值的乘積可作為路端電壓處理,則由閉合電路歐姆定律可知:I1(R3+RA)=E-I2r即:I1=E1000I2r1000 ;由圖可知,圖象與縱坐標的交點為9.0mA,則有:9.0mA=E1000;解得E=9.0V;由圖象可知,圖象的斜率為:1010-3,由公式得圖象的斜率等于r1000,故 r1000=1010-3;解得r=10【點睛】本題為測量電源的電動勢和內電阻的實驗的變形,注意由于沒有電壓表,本實驗中采用改裝的方式將表頭改裝為電壓表,再根據原實驗的研究方法進行分析研究- 配套講稿:
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