1、1实验 10 测定电池的电动势和内阻1.小明同学在做测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻 R0。根据如图 1 所示电路图进行实验时,图 1(1)电流表量程应选择 (填“00.6 A”或“03 A”),保护电阻应选用 (填“A”或“B”); A.定值电阻(阻值 10.0 ,额定功率 10 W)B.定值电阻(阻值 2.0 ,额定功率 5 W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图 2 所示,则此时的电压为 V; 图 2(3)根据实验测得的 5 组数据所画出的 U-I 图线如图 3 所示。则干电池的电动势 E= V,内阻 r= (小数点后保留两位)。
2、 图 3答案 (1)00.6 A B (2)1.210.01 (3)1.450.01 0.500.05解析 (1)电流表量程应选择 00.6 A,保护电阻应选用 B。(2)根据电压表读数方法可知电压表读数为 1.20 V。(3)通过图像可知 E=1.45 V,r+R0= =2.5 1.45-0.700.30,所以内阻 r=0.50 。22.用如图甲所示的电路测量电池的电动势和内阻,定值电阻 R1=16 。(1)闭合开关 S 后,电压表 V1无读数,电压表 V2有读数,经检查发现存在断路故障,则该故障可能在 (选填“a、b”“b、c”或“c、d”)两点间。 (2)排除故障后,闭合开关 S,调节滑
3、动变阻器,记录多组电压表的示数 U1、U 2,如下表所示。请根据表中数据在图乙中作出 U2-U1图像。U2/V 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0U1/V 0.66 1.00 1.33 1.88 2.00 2.32 2.68(3)由图像可知,电源电动势 E= V,内阻 r= 。(结果均保留两位有效数字) (4)实验中,产生系统误差的主要原因是 。 答案 (1)c、d (2)如图所示(3)5.86.2 7.48.6 (4)电压表 V1分流解析 (1)电压表 V2有读数说明从 c 到正极和从 d 到负极电路是通的,应是 c、d 间断路。(2)描点连线即可。(3)由闭合电路欧姆定
4、律 E=U1+U2+ r 得 U2=E-(1+ )U1,则图线的纵截距表示电动势,图线斜率的绝对值U1R1 rR1k=1+ ,从而可求得电动势和内阻。rR1(4)内电压应为总电流与内阻的积,总电流应为通过 R1和电压表 V1的电流之和,所以误差形成的原因为电压表 V1分流。3.如图 1 所示为测一节干电池的电动势和内电阻实验:3图 1(1)完成实物电路连接图;(2)根据所选量程,某次实验电压表的示数如图 2 所示,为 V。 图 2(3)某同学根据实验数据,已在坐标纸上描好点(见答题卷),请绘制干电池的 U-I 图线,并得到电池的电动势 E= V,内阻 r= 。(两项结果均保留两位小数) 答案
5、(1)见解析(2)1.35(1.321.38) (3)见解析解析 (1)为了减小误差,电流表相对电源外接,电路如图所示:(2)电压表选用小量程,分度值是 0.1 V,示数是 1.36 V。(3)U-I 图线如图所示:4图像与纵轴交点的纵坐标是 1.48 V,则电源电动势 E=1.48 V,电源内阻 r= =0.70 。 U I4.小强同学在做电学实验时(1)他将电压表直接与干电池的正、负极相连,如图甲所示,这样能粗略测出干电池的 。 A.内阻 B.电动势 C.容量(2)为了测定一节干电池的电动势和内阻,他将各仪器连成如图乙所示的电路。在闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片置于最 端(选填“左”或
6、“右”)。闭合开关进行实验,利用测得的数据所描出的点如图丙所示,则该干电池的电动势 E= V(保留 3 位有效数字),内阻 r= (保留 2 位有效数字)。 (3)将特征曲线如图丙中曲线 a 所示的小灯泡接在该干电池两端,此时小灯泡工作的电功率为 W(保留 2 位有效数字)。 答案 (1)B (2)左 1.46 0.71 (3)0.545解析 (1)电压表直接接在电源两端,可粗略测量电源电动势。(2)为了保护电路,闭合开关前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大,则滑片应置于最左端。利用图像中描出的点作出图线,图线为直线,直线斜率的绝对值表示电源内阻,为 0.71 ,直线纵截距表示电源电动势,为 1
7、.46 V。(3)两图线的交点对应的电流和电压为小灯泡接入电路工作时的电流和电压,此时电压为 1.12 V,电流为0.48 A,小灯泡的电功率 P=UI=0.54 W。5.某科技小组的同学通过查找资料动手制作了一个电池。(1)甲同学选用图 1 所示的电路图测量该电池的电动势和内阻。在他测量与计算无误的情况下,他所得到的电源电动势 E 的测量值比真实值偏小。E 的测量值比真实值偏小的原因可能是 (选填选项前的字母)造成的。 A.电压表的分流 B.电流表的分压(2)乙同学选用图 2 所示的电路图测量该电池的电动势和内阻,其中定值电阻的阻值为 R0,根据实验电路图连接好电路闭合开关,逐次改变电阻箱接
8、入电路中电阻的阻值 R,读出与 R 对应的电压表的示数 U,并作记录。根据多组实验数据绘出如图 3 所示的 - 图像,若已知图线的斜率为 k,纵轴截距为 b,则这个实1U1R验中所测电池电动势的测量值 E= ,内阻的测量值 r= 。 答案 (1)A (2) -R01b kb解析 (1)由题图 1 可知,相对于电源来说,实验采用了电流表外接法,电动势的测量值小于真实值,其原因可能是 A。(2)由题图 2 可知,E=U+I(R 0+r)=U+ (r+R0),所以UR= +1UR0+rE 1R1E所以 b= ,E=1E 1b6k= ,r= -R0。R0+rE kb6.如图 1 所示,该电路在测量电源
9、电动势和内阻的同时也能完成对未知电阻 Rx的测量。实验室提供的器材如下:图 1A.待测电阻 Rx(约 10 欧姆)B.电源(四节干电池)C.电阻箱(099.9 欧姆)D.电压表 V1(量程 06 V,内阻约 8 000 欧姆)E.电压表 V2(量程 03 V,内阻约 4 000 欧姆)(1)闭合开关,调节电阻箱的阻值,让电压表 V2接近满偏,并读出两个电压表的读数。逐渐增加电阻箱的阻值,并分别读出两只电压表读数。则随着电阻箱阻值的增加,电压表 V1读数 ,电压表 V2读数 。(填“增大”或“减小”) (2)如果纵坐标表示两个电压表读数之比 ,横坐标表示电阻箱的阻值 R,实验结果的图像如图 2。
10、则待测U1U2电阻 Rx= 。 (3)如果纵坐标表示某电压表读数 U,横坐标表示两个电压表读数之差与电阻箱阻值的比值 ,实验结U1-U2R果的图像如图 3。其中能读出电源电动势和内电阻的是 (填“图线”或“图线”)。两图线交点的横坐标为 A,纵坐标为 V。(结果均保留两位有效数字) 答案 (1)增大 减小 (2)9 (3)图线 0.40 A 3.6 V解析 (1)电阻箱的阻值 R 增大,根据 I= 可知电流减小,内电压减小,外电阻电压增大,即电压表ER+Rx+rU1的示数增加,电压表 U2的示数 U2=IRx,减小;7(2)由题图 1 知,U 1=I(R+Rx),U2=IRx,联立可得 = +
11、1,将 R=18.0 、 =3.0 代入可得 Rx=9 ;U1U2RRx U1U2(3)根据闭合电路的欧姆定律,有 U1=- r+E,根据图线可读出电动势 E=6 V,内阻 r=6 ;图线U1-U2R:U 2= Rx;图线交点:U=- r+E= Rx。解得: =0.40 A,U=3.6 V。U1-U2R U1-U2R U1-U2R U1-U2R7.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(R 0=5 )一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(a)。(1)在图(b)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
12、调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(c)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 S1。 (3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是 (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 (填“大”或“小”)。 答案 (1)如图所示(2)20 闭合 (3)0.7 (4)小解析 (1)由原理图可知,两开关与电阻箱为串联关系,电压表并联在电阻箱两端,连线如答案图所示。8(2)电阻箱接入电路的电阻应为 210 =20 ;将开关 S1闭合,开关 S2断开,电压表的示数为电源的电动势;为了测量内阻,应再测量电阻箱两端的电压,故应闭合 S2,读出此时电压表的示数。(3)由题意可知,电源的电动势为 1.49 V,当接入电阻箱时,路端电压为 1.16 V;由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流为 I= A=0.058 A,则 r+R0= =5.7 ,内电阻 r=5.7 -5 =0.7 。1.1620 1.49-1.160.058(4)因电压表内阻不是无穷大,电压表示数为电源的输出电压,要比电动势小。
