高中物理 第二章 恒定电流 实验:测定电池的电动势和内阻复习练习 新人教版选修3-1

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实验:测定电池的电动势和内阻

考纲要求:Ⅱ难易程度:★★★☆☆

用如图所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的内阻非常小,为防止滑动变阻器电阻过小时因电流过大而损坏器材,电路中用了一个保护电阻R0。除蓄电池、滑动变阻器、开关、导线外,可供使用的实验器材还有:

①电流表(量程0.6 A、3 A)

②电压表(量程3 V、15 V)

③保护电阻甲(阻值1 Ω、额定功率5 W)

④保护电阻乙(阻值10 Ω、额定功率10 W)

电流表应选_________量程,电压表应选________ 量程,保护电阻选_____________。

【参考答案】0.6 A 3 V 1 Ω

【试题解析】蓄电池内阻约为1 Ω,电路中接有保护电阻,电路电流不超过1 A,如果用量程为3 A的电流表,误差较大,因此电流表应选0.6 A量程;一节蓄电池电动势约为2 V,因此电压表应选3 V量程;选电池电动势为2 V,保护电阻应选甲(阻值1 Ω、额定功率5 W),如果选择乙,由于定值定值较大,电路电流较小,电流变化范围小,不能测多组实验数据。

【名师点睛】本题考查了实验器材的选取,要掌握实验器材的选取原则:安全性原则、精确性原则、方便性原则、经济(节能)性原则。

如图所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路。电路中R1、R2为已知阻值的电阻。下列说法中正确的是

A.只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻

B.只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻

C.只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻

D.三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻

在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,滑动变阻器应使用_____连接方式(填“分压式”“限流式”);在“测量干电池电动势和内阻”的实验中,滑动变阻器应选阻值_____(填“大的”“小的”)。

在“测定电池的电动势和内阻”实验中,通过改变滑动变阻器电阻大小,测量并记录多组电压和相应电流值,某同学的实验数据如下表所示,与预想的实验结果不一致。

(1)由实验数据来分析,他所连接的电路可能是图甲电路图中的________。

(2)某同学假如利用图甲中的原理图A来测量该电源的电动势,请根据所选的电路原理图A将实物电路图乙连接好。实验后该同学根据实验数据作出的U–I图线如图丙所示,若实验中电阻R1=5 Ω,则由该图线可得被测电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。

某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为 3 V,内阻约为几欧的某电源的电动势和内阻,实验室可供选择的实验器材如下。

A.电压表 V1(0~3 V,R V1=10 kΩ)

B.电压表 V2(0~15 V,R V2=50 kΩ)

C.电流表 A1(0~3 mA,R g=100 Ω)

D.电流表 A2(0~3 A,内阻约为 0.5 Ω)

E.滑动变阻器R1(0~10 Ω)

F.滑动变阻器R2(0~1 000 Ω)

G.定值电阻R3=0.5 Ω H.定值电阻R4=10 Ω

I.开关 S 以及导线若干,回答下列问题:

(1)在设计本实验时,为了减小实验误差,电压表应选________(填器材前的序号),为了操作方便,滑动变阻器应选________(填器材前的序号),通过分析可知电流表 A1的量程太小、电流表 A2的量程太大,该小组的同学想将电流表 A1改装成量程合适的电流表,则应将电流表 A1与定值电阻________(填器材前的序号)________(选填“串”或“并”)联,改装后的电流表的量程应为________A;(结果保留一位有效数字)

(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻,画在如图甲所示的虚线框内;

(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据,以电流表 A1的示数为横坐标、电压表的示为纵坐标建立坐标系,并将各组数据描绘在该坐标系中,得到的U–I图象如图乙所示,则该电源的内阻r=______Ω。(结果保留两位小数)

某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有:待测电源E (不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为3 V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99 Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。

(1)先测电阻R1的阻值。请将该同学的操作补充完整:

A.闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R0和对应的电压表示数U1。

B.保持电阻箱示数不变,__________,读出电压表的示数U2。

C.则电阻R1的表达式为R1=__________。

(2)该同学已经测得电阻R1=3.2 Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值,其做法是:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图乙所

示的11

U R

图线,则电源电动势E=____ V,电阻R2=_____ Ω。

为了测定干电池的电动势和内阻,现有下列器材:

A.6.3 V蓄电池;

B.干电池一节;

C.电压表V(0~3 V~15 V,内阻约为3 kΩ,15 kΩ);

D.电流表A(0~0.6 A~3 A,内阻约为10 Ω,2 Ω);

E.电流表G(满偏电流3 mA,内阻R g=10 Ω);

F.变压器

G.滑动变阻器(0~20 Ω);

H.滑动变阻器(0~1 000 Ω);

I.电阻箱(0~9 999 Ω);

J.开关、导线。

(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻时,应选用的变阻器是________(用代号回答)。

(2)根据实验要求,用笔画线代替导线在图甲上连线。

图甲

(3)某次实验记录如下:

图乙

根据表中数据在坐标图乙上画出U-I图线,由图可求得E=________V,r=________Ω。

(4)用你设计的电路做实验,测得的电动势与电池电动势的真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”);测得的内阻与电池内阻的真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。

(5)如果实验中电压表坏了,选用其他器材进行实验,请画出相应的电路图。【参考答案】

D 图甲中可用E=I1(r+R1)、E=I2(r+R2)求得电源的电动势和内电阻,图乙中可用E=U1

,E=U2

求得电源的电动势和内电阻,而图丙中可用E=I1(R1+r),E=I2(R2+r)求得电源的电动势和内电阻,故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻,故D项正确。

分压小的

(2)由电路图连接实物图如下图所示。

根据U–I图象的物理意义可知电源的电动势为E=1.42 V,将R1

看成电源的内阻,则等效电源的内阻为

r=r0–R1=7.9 Ω–5 Ω=2.9 Ω。

【名师点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验,要注意掌握数数处理的方法,注意在计算内阻时要减去等效保护电阻的阻值。

(1)A E G 并 0.6

(2)如图所示


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