《3實驗電池電動勢和內(nèi)阻的測量》提升練習(xí)【含答案解析】

《3實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量》提升練習(xí)參考答案與試題解析一．選擇題1.在“測電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，某同學(xué)作出了兩個電源路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線，如圖所示。兩個電源的電動勢分別為E1、E2，內(nèi)阻分別為r1、r2．如果外電路分別接入相同的電阻R，則兩個電源的（）A．效率不可能相等 B．總功率不可能相等 C．輸出功率不可能相等 D．路端電壓和電流不可能同時相等解析：由閉合電路歐姆定律有：U＝E﹣Ir，當(dāng)I＝0，U＝E，U﹣I圖線與U軸的交點表示斷路，U＝E，圖線斜率大小表示r，則可判斷出E1＞E2，r1＞r2；A、電源的效率η＝×100%＝×100%；由圖可知，電源1的內(nèi)電阻較大，則電源1的效率較低，它們不可能相等，故A正確；B、電源消耗的總功率P＝EI，要滿足P1＝P2，由于E1＞E2，必須滿足I1＜I2，如圖所示：故對于圖中所示的情況，可能有P1＝P2，故B錯誤；CD、作出R的U﹣I圖象，斜率表示電阻，如果其通過題目圖中的兩條線的交點，則U1＝U2且I1＝I2；此時輸出功率P＝UI，則輸出功率相等，故CD錯誤。答案：A2.在《測定電源電動勢和內(nèi)阻》的實驗中，進行數(shù)據(jù)處理時的作圖，正確做法是（）A．橫坐標I的起點一定要是零 B．縱坐標U的起點一定要是零 C．使表示實驗數(shù)據(jù)的點盡可能地集中在一邊 D．使表示實驗數(shù)據(jù)的點盡可能地布滿整個圖紙解析：利用圖象分析數(shù)據(jù)時，為了便于測量計算，一般要求應(yīng)使測量數(shù)據(jù)心盡可能地布滿整個圖紙；而在《測定電源電動勢和內(nèi)阻》的實驗中，進行數(shù)據(jù)處理由于內(nèi)阻的存在，電表示數(shù)一般從較大的數(shù)值開始測量，故不需要I和U的起點都從零開始調(diào)節(jié)；故ABC錯誤，D正確。答案：D3.用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻，根據(jù)實驗測得的一系列數(shù)據(jù)，作出U﹣I圖（如圖所示），由圖可得被測干電池的電動勢和內(nèi)阻分別為（）A．1.5V，1.5Ω B．1.5V，0.5Ω C．1.0V，1.5Ω D．1.0V，1.5Ω解析：根據(jù)U＝E﹣Ir可知，在U﹣I圖象中圖象與縱坐標的交點等于電源的電動勢，所以由圖可以讀出電源的電動勢為1.5V，圖象中的斜率表示電源的內(nèi)阻，所以電源的內(nèi)阻為：r＝Ω＝0.5Ω。答案：B4.如圖是測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路，關(guān)于誤差說法正確的是（）A．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值 B．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值 C．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值 D．測出的電動勢比真實值小解析：由圖示可得，電流表測電路電流，由于電流表的分壓作用，電壓表測量值小于路端電壓，實驗誤差是由于電流表分壓造成的；當(dāng)外電路斷路時，電壓表示數(shù)等于路端電壓，電源的U﹣I圖象如圖所示：由圖示可知，電源電動勢的測量值與真實值相等，電源內(nèi)阻的測量值大于真實值。答案：B5.如圖所示的圖線中，Ⅰ是電源的路端電壓隨電流變化的圖線，Ⅱ是某電阻的伏安特性曲線，當(dāng)用該電源向該電阻供電時，電阻上消耗的電功率和電源的效率分別為（）A．4W33% B．2W67% C．2W33% D．4W67%解析：由圖示電源U﹣I圖象可知，圖象與縱軸交點坐標值是3，則電源電動勢E＝3V，由圖示圖象可知，用該電源給電阻供電時，電阻兩端電壓U＝2V，電路電流I＝2A，電阻消耗的功率：P＝UI＝2×2＝4W，電源效率：η＝×100%＝×100%≈67%；故D正確。答案：D。二．多選題6.某興趣小組探究用不同方法測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，他們提出的實驗方案中有如下四種器材組合．為使實驗結(jié)果盡可能準確，可以選擇使用的器材是（）A．一個安培表、一個伏特表和一個滑動變阻器 B．一個伏特表和多個定值電阻 C．一個安培表和一個電阻箱 D．兩個安培表和一個滑動變阻器解析：通過改變電路的阻值從而獲得多組數(shù)據(jù)，根據(jù)U﹣I圖象與坐標軸的交點求解電動勢和內(nèi)阻。A．安培表測電流，伏特表測路端電壓，滑動變阻改變電路的阻值從而獲得多組數(shù)據(jù)，故A正確；B．伏特表測路端電壓，電流可由路端電壓和定值電阻求得，通過改變接入定值電阻的個數(shù)改變電路的電阻，故B正確；C．安培表測電流，再由電流和定值電阻可得路端電壓，通過改變接入定值電阻的個數(shù)改變電路的電阻，故C正確；D．兩個安培表和一個滑動變阻器，不管怎么組合，不能測出路端電壓，故不能測出電動勢和內(nèi)阻，故D錯誤。答案：ABC7.用如圖1所示的電路來測量電池電動勢和內(nèi)電阻，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖2所示的U﹣I圖線，由圖可知（）A．電池電動勢的測量值為1.40V B．電池內(nèi)阻的測量值為3.50Ω C．外電路發(fā)生短路時的電流為0.40A D．電壓表的示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I′＝0.20A解析：A、由圖示圖象可知，電源U﹣I圖象與縱軸交點坐標值為1.40V，則電源的電動勢測量值為E＝1.40V，故A正確；B、電源的內(nèi)阻大小等于圖象斜率的絕對值，為r＝＝＝1Ω，故B錯誤；C、外電路發(fā)生短路時的電流為I短＝＝＝1.40A，故C錯誤。D、當(dāng)電壓表示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I′＝＝A＝0.20A，故D正確。答案：AD8.某同學(xué)用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，器材有：電流表：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.1Ω電壓表：量程0～3V，內(nèi)阻未知滑動變阻器：0～10Ω，2A待測干電池一節(jié)開關(guān)、導(dǎo)線若干實驗原理如圖甲，根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖乙所示的U﹣I圖象，則在修正了實驗系統(tǒng)誤差后，下列結(jié)論正確的是（）A．干電池的電動勢1.5V B．內(nèi)電阻3.0Ω C．內(nèi)電阻1.0Ω D．內(nèi)電阻0.9Ω解析：根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U+Ir，得U＝E﹣Ir，因此U﹣I圖象中當(dāng)電流為零時，路端電壓即為電源的電動勢，圖象的斜率大小表示電源的內(nèi)阻，由此可知故電動勢為1.5V，r＝＝＝1.0Ω；故AC正確，BD錯誤。答案：AC三．實驗題8.某研究性課題小組收集了手機的電池以及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子器件?，F(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件來進行研究，一是電阻R，（約為2kΩ），二是手機的鋰電池（電動勢E標稱值為3.4V，允許最大放電電流為100mA）。在實驗室備有如下實驗器材：A．電壓表V（量程4V，內(nèi)阻Rv約為10kΩ）B．電流表A1（量程100mA，內(nèi)阻RA1為25Ω）C．電流表A2（量程2mA，內(nèi)阻RA2，約為100Ω）D．滑動變阻器R（0～40Ω，額定電流1A）E．電阻箱R0（0～9999Ω）F．開關(guān)S一個、導(dǎo)線若干（1）為了測定電阻Rx的阻值，小組的一位成員設(shè)計了如圖甲所示的電路原理圖，電源用待測的鋰電池，則電流表應(yīng)該選用A2（填“A1”或“A2”）；他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測量值，則測量值大于（填“大于”或“小于”）真實值。（2）小組的另一位成員，設(shè)計了如圖乙的電路原理圖來測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。在實驗中，他多次改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)，畫出一R0圖象為一條直線（如圖丙），則該圖象的函數(shù)表達式為＝R0+，由圖可知該電池的電動勢E＝3.3V。解析：（1）待測電阻阻值約為2kΩ，電路最大電流約為：I＝A＝0.0017A＝1.7mA，電流表應(yīng)選A2；由圖甲所示電路圖可知，電流表采用內(nèi)接法，由于電流表分壓，電壓測量值大于真實值，由歐姆定律可知，電阻測量值大于真實值。（2）由圖乙所示電路圖可知，電源電動勢：E＝I（r+R0+RA1），整理得：＝R0+，由圖丙所示圖象可知，圖象斜率：k＝＝，解得，電源電動勢：E＝≈3.3V，答案：（1）A2；大于；（2）＝R0+；0.33。9.某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動勢和內(nèi)阻，考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大，為了提高實驗的精確度，需要測量電壓表的內(nèi)阻。實驗中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表，該同學(xué)便充分利用這塊電壓表，設(shè)計了如圖1所示的實驗電路，既能實現(xiàn)對該電壓表的內(nèi)阻的測量，又能利用該表完成水果電池組電動勢和內(nèi)阻的測量。他用到的實驗器材有：待測水果電池組（電動勢約4V，內(nèi)阻約50Ω）、雙向電壓表（量程為2V，內(nèi)阻約為2kΩ）、電阻箱（0～9999Ω）、滑動變阻器（0～200Ω），一個單刀雙擲開關(guān)及若干導(dǎo)線（1）該同學(xué)按如圖所示電路圖連線后，首先測出了電壓表的內(nèi)阻。請完善測量電壓表內(nèi)阻的實驗步驟：①將R1的滑動觸片滑至最左端，將S撥向1位置，將電阻箱阻值調(diào)為0②調(diào)節(jié)R1的滑動觸片，使電壓表示數(shù)達到滿偏③保持R1不變，調(diào)節(jié)R2，使電壓表的示數(shù)達到半偏④讀出電阻箱的阻值，記為R2，則電壓表的內(nèi)阻RV等于R2（2）若測得電壓表內(nèi)阻為2kΩ，可分析此測量值應(yīng)大于真實值（填“大于”、“等于”或“小于”）（3）接下來測量電源電動勢和內(nèi)阻，實驗步驟如下：①將開關(guān)S撥至2（填“1”或“2”）位置，將R1的滑動觸片移到最左端，不再移動②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的示數(shù)達到一個合適值，記錄下電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值③重復(fù)第二步，記錄多組電壓表的示數(shù)及對應(yīng)的電阻箱的阻值（4）若將電阻箱與電壓表并聯(lián)后的阻值記錄為R，作出﹣圖象，則可消除系統(tǒng)誤差，如圖2所示，其中截距為b，斜率為k，則電動勢的表達式為，內(nèi)阻的表達式為解析：（1）由題圖可知，當(dāng)S撥向1位置，滑動變阻器R1在電路中為分壓式接法，利用電壓表的半偏法得：調(diào)節(jié)R1使電壓表滿偏，保持R1不變，R2與電壓表串聯(lián)，調(diào)節(jié)R2使電壓表的示數(shù)達到半偏（或最大值的一半），電壓表的內(nèi)阻R1與電阻箱示數(shù)R2相同。（2）由閉合電路歐姆定律可知，調(diào)節(jié)R2變大使電壓表達到半偏的過程中，總電阻值變大，干路總電流變小，由E＝Ir