2023-2024學(xué)年高中物理人教版2019課后習題第十二章3-實驗電池電動勢和內(nèi)阻的測量

3.實驗:電池電動勢和內(nèi)阻的測量課后篇鞏固提升合格考達標練1.現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻?？衫玫钠鞑挠?電流表A,電壓表V,阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R4、R5,開關(guān)S,一端連有金屬夾P的導(dǎo)線1,其他導(dǎo)線若干。某同學(xué)設(shè)計的測量電路如圖所示。(1)測量時,改變金屬夾P所夾的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路,記錄對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I,數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖中的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整,并畫出UI圖線。I/mA1921521107030U/V2.512.592.682.762.84(2)根據(jù)UI圖線求出電源的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω。(內(nèi)阻保留兩位有效數(shù)字)

答案(1)圖見解析(2)2.902.0解析(1)在圖中的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整,畫出UI圖線如圖所示:(2)由電源UI圖像與縱軸的交點可以知道電源電動勢E=2.90V;電源內(nèi)阻:r=ΔUΔI=2.2.一同學(xué)用圖甲電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻。所用的實驗器材有:待測電源(電動勢約為3V,內(nèi)阻約為7Ω),保護電阻R1(阻值為10Ω),滑動變阻器R(阻值范圍為0~20Ω),電流表,電壓表,開關(guān)S,導(dǎo)線若干。他的主要實驗步驟如下:①按圖甲連接電路;②將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān);③逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I;④以U為縱坐標、I為橫坐標,作UI圖像。甲乙(1)測量電源的電動勢和內(nèi)阻,電壓表應(yīng)選用;電流表應(yīng)選用。(均選填選項標號)

A.電壓表(0~15V,內(nèi)阻約為15kΩ)B.電壓表(0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)C.電流表(0~300mA,內(nèi)阻約為2Ω)D.電流表(0~30mA,內(nèi)阻約為20Ω)(2)用該電路測量出多組數(shù)據(jù),作出圖乙所示的UI圖像,則待測電源電動勢E=V、內(nèi)阻r=Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

答案(1)BC(2)3.07.2解析(1)由于待測電源的電動勢約為3V,故電壓表應(yīng)該選擇B,由于電路中的最大電流約176mA,故電流表應(yīng)該選擇C。(2)由閉合電路歐姆定律可得U=EIr,故該圖像與縱軸的交點為電源電動勢,故電動勢為3.0V;該圖像斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻,故電源內(nèi)阻為7.2Ω。3.物理興趣小組的同學(xué)在測兩節(jié)干電池串聯(lián)時的電動勢和內(nèi)阻時所用器材如下:A.兩節(jié)干電池串聯(lián):電動勢約為3V,內(nèi)阻約為1Ω;B.電壓表V:量程0~3V,內(nèi)阻為幾千歐;C.電流表A:量程0~100mA,內(nèi)阻為4.5Ω;D.標準電阻R0:0.5Ω;E.滑動變阻器R:0~20Ω;F.開關(guān)、導(dǎo)線若干。(1)該小組同學(xué)設(shè)計了如下圖甲所示的電路圖,請依據(jù)電路圖用筆畫線在圖乙中將實物圖連接完整。甲乙丙(2)實驗中,該小組閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,多次測量得出多組電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I,通過描點畫出電源的UI圖像如圖丙所示,則該電源的電動勢E=V、內(nèi)阻r=Ω。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))

(3)由于電表內(nèi)阻的影響,該電源的電動勢測量值真實值,內(nèi)電阻的測量值真實值。(以上兩空均選填“大于”“等于”或“小于”)

答案(1)見解析(2)2.95(2.93~2.97)0.95(0.93~0.97)(3)小于小于解析(1)根據(jù)電路圖,實物連接如圖所示:(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+I+IRgR整理得U=E(R電源的UI圖像在U軸上的截距為電動勢,由圖可得E=2.95V;由UI圖像的斜率得(R0解得r=0.95Ω;(3)如果考慮電表內(nèi)阻的影響,根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+I+IRgR整理得U=RVRV設(shè)電源的UI圖像在U軸上的截距為a真實的電動勢E'=RV+所以電源的電動勢測量值小于真實值;設(shè)電源的UI圖像在U軸上的斜率為k,內(nèi)阻的測量值為r=R真實的內(nèi)阻r'=R所以電源的內(nèi)阻測量值小于真實值。等級考提升練4.(2021江蘇蘇州高二期中)用實驗測一電池的內(nèi)阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6V,電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐。可選用的實驗器材有:電流表A1(量程0~30mA);電流表A2(量程0~100mA);電壓表V(量程0~6V);滑動變阻器R1(阻值0~5Ω);滑動變阻器R2(阻值0~300Ω);開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干條。某同學(xué)的實驗過程如下:①設(shè)計如圖所示的電路圖,正確連接電路。②將R的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān),逐次調(diào)小R的阻值,測出多組U和I的值,并記錄。以U為縱軸,I為橫軸,得到UI圖線。③斷開開關(guān),將Rx改接在B、C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變。重復(fù)②中的步驟,得到另一條UI圖線,圖線與橫軸I的交點坐標為(I0,0),與縱軸U的交點坐標為(0,U0)?；卮鹣铝袉栴}:(1)電流表應(yīng)選用,滑動變阻器應(yīng)選用。

(2)用I0、U0和r表示待測電阻的表達式Rx=,代入數(shù)值可得Rx。

(3)若電表為理想電表,Rx接在B、C之間與接在A、B之間,滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數(shù)變化范圍,電壓表示數(shù)變化范圍。(均選填“相同”或“不同”)

答案(1)A2R2(2)U0I0r(3)解析(1)由電路圖可以看出,滑動變阻器采用限流式接法,故滑動變阻器應(yīng)選R2;根據(jù)題意,電池內(nèi)阻和待測電阻阻值均為數(shù)十歐,又知電池的電動勢約為6V,由歐姆定律可知電路電流為數(shù)十毫安,電流表A1量程太小,故電流表選用A2。(2)將Rx改接在B、C之間后,由閉合電路歐姆定律有E=U+I(Rx+r),即U=EI(Rx+r),可知U0I0=Rx+r,則Rx=(3)滑動變阻器接入電路的阻值變化相同時,電流表示數(shù)變化范圍相同,電壓表測的是不同電阻兩端的電壓,所以示數(shù)變化范圍不同。5.在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中,備有下列器材:A.干電池E(電動勢約為1.5V,內(nèi)電阻約為1.0Ω)B.電壓表V(0~15V,內(nèi)阻約為10kΩ)C.電流表A(0~0.6A,內(nèi)阻約為0.1Ω)D.靈敏電流計G(滿偏電流Ig=3mA,內(nèi)阻Rg=10Ω)E.滑動變阻器R1(0~10Ω,最大電流約為10A)F.滑動變阻器R2(0~100Ω,最大電流約為1A)G.定值電阻R3=990ΩH.開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)為了方便且能較準確地進行測量,其中應(yīng)選用的滑動變阻器是(選填“R1”或“R2”)。

(2)請在方框內(nèi)畫出合適的實驗電路圖,并在圖中標上所選用器材的符號。(3)如圖所示為某一同學(xué)根據(jù)他設(shè)計的實驗,繪出的I1I2圖線(I1為電流表G的示數(shù),I2為電流表A的示數(shù)),由圖線可求得被測電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Ω。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))

答案(1)R1(2)見解析圖(3)1.480.82(0.81~0.85)解析(1)滑動變阻器起調(diào)節(jié)電路作用,若總電阻太大,則調(diào)節(jié)時電阻變化過大,故應(yīng)選取小一點的電阻,約為內(nèi)阻的十倍即可,故選R1;(2)電路直接采用串聯(lián)即可,15V電壓表量程過大,可以用靈敏電流計與定值電阻串聯(lián),充當電壓表使用,并聯(lián)在電源兩端,電路圖如圖所示;(3)靈敏電流計與定值電阻R3串聯(lián)后的量程為U=Ig(R3+Rg)=3V,由題圖可知縱軸截距為1.48mA,則對應(yīng)的電壓值為1.48V,即電源的電動勢E=1.48V,內(nèi)阻r=1.48-1.070.56.將一銅片和一鋅片分別插入一個蘋果內(nèi)就構(gòu)成了簡單的“水果電池”,其電動勢約為1.5V,內(nèi)阻約幾百歐姆。為了測定水果電池的電動勢和內(nèi)阻,提供的實驗器材有:水果電池、電流表A(量程0~3mA,內(nèi)阻約為0.5Ω)、電壓表V(量程0~1.5V,內(nèi)阻約為3kΩ)、滑動變阻器R1(阻值0~3kΩ,額定電流為1A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。(1)應(yīng)選圖(選填“a”或“b”)電路圖實驗。

(2)根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù),經(jīng)描點、連線得到水果電池的路端電壓隨電流變化的