高中物理模块八恒定电流考点3_5实验测定电源的电动势与内阻试题

高中物理模块八恒定电流考点3_5实验测定电源的电动势与内阻试题

考点3.5实验测定电源的电动势与内阻基本实验要求1．实验原理2．(1)实验依据：闭合电路欧姆定律．(2)E和r的求解：由U＝E－Ir得，解得E、r.(3)用作图法处理数据，如图1所示．①图线与纵轴交点为E；②图线与横轴交点为I短＝；③图线的斜率表示r＝||.2．实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．3．基本操作(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按实验原理图连接好电路．(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端．(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中．(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．规律方法总结 1．实验数据求E、r的处理方法(1)列多个方程组求解，再求E、r的平均值．(2)图象法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建坐标系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.2．注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．(2)电流不要过大，应小于0.5A，读数要快．(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝||确定．(5)电流表要内接(因为r很小)．3．误差来源(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确．(2)系统误差：电压表分流．考点3.5.1　基本实验考查1.探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、电键S等，要求灯泡两端电压从0开始变化．(1)实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)．(2)某同学已连接如图所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正．A．_____________________________B．_____________________________【答案】　(1)分压(2)A.电键S不应闭合，应处于断开状态B．滑动变阻器滑动触头位置不当，应将其置于b端 2.电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内阻分别为r1和r2，若用甲和乙电池分别向某电阻R供电，则在这个电阻上消耗的电功率相同，若用甲和乙电池分别向某电阻R′供电，则在这个电阻上消耗的电功率分别为P1和P2，已知E1＞E2，R′＞R，则(　　)A．r1＞r2　　　　　　B．r1＜r2C．P1＞P2D．P1＜P23.某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势，在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为________V.(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．①根据电路图甲，用笔画线代替导线，将实物图乙连接成完整电路．R(Ω)166.771.450.033.325.020.0U(V)8.35.94.84.23.22.91/R(×10－2Ω－1)0.601.402.003.004.005.00 1/U(V－1)0.120.170.210.240.310.35②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U，该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值．请用表中数据在下图坐标纸上描点，并作出1/U－1/R图线.③从图线中可求得E＝________V.【答案】　(1)9.4　(2)①如解析图所示　②如解析图所示　③9.5－11.14.用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V，内电阻约1Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A．电流表：量程0.6A，内电阻约1ΩB．电流表：量程3A，内电阻约0.2ΩC．电压表：量程3V，内电阻约30kΩD．电压表：量程6V，内电阻约60kΩE．滑动变阻器：0～1000Ω，额定电流0.5AF．滑动变阻器：0～20Ω，额定电流2A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)．(2)图为正确选择仪器后，连好的部分电路．为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)． (3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验．实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以_______为纵坐标，以_______为横坐标．【答案】(1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h　(3)　(或U　或　R)5.在测量一节干电池的电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图3甲所示的实验电路．(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P移至________(选填“a”或“b”)端．(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________(选填“A”或“B”)线；②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是________表(选填“电压”或“电流”)的示数偏________(选填“大”或“小”)．【答案】(1) (2)a　(3)①B　②电流　偏小6.小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．(1)图中电流表的示数为________A.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：U(V)1.451.361.271.161.06I(A)0.120.200.280.360.44请根据表中的数据，在坐标纸上作出U－I．由图线求得：电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为________________________________________．【答案】(1)0.44(2)U－I图象如图 1.60　1.22(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大7.现要测量某电源的电动势和内阻．可利用的器材有：电流表A，内阻为1.00Ω；电压表V；阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5；开关S；一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干．某同学设计的测量电路如图所示．(1)按上图在实物图2中画出连线，并标出导线1和其P端．(2)测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路，记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I.数据如下表所示．根据表中数据，在图3中的坐标纸上将所缺数据点补充完整，并画出U－I图线.I/mA1931531116930U/V2.512.592.682.762.84 (3)根据U－I图线求出电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【答案】(1)(2)　(3)2.90　1.037.某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A，V为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0Ω的定值电阻．(1)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig＝100μA、内阻rg＝2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只________Ω(保留一位小数)的定值电阻R1.(2)根据上图，用笔画线代替导线将下图连接成完整电路．(3)某次实验的数据如下表所示：该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法)，计算出电池组的内阻r＝________Ω(保留两位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是________． (4)该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大．若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是________(填字母选项)．A．电压表内阻的影响B．滑动变阻器的最大阻值偏小C．R1的实际阻值比计算值偏小D．R0的实际阻值比标称值偏大测量次数12345678电压表V读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表A读数I/mA20406080100120140160【答案】(1)1.0　(2)(3)1.66　充分利用测得的数据　(4)CD8.为测量一电源的电动势及内阻(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表A．量程为1V、内阻大约为1kΩ的电压表B．量程为2V、内阻大约为2kΩ的电压表C．量程为3V、内阻为3kΩ的电压表选择电压表________串联________kΩ的电阻可以改装成量程为9V的电压表．(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号、或与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图．(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50V时，电阻箱的阻值为15.0Ω；电压表示数为2.00V时，电阻箱的阻值为40.0Ω，则电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【答案】(1)C　6　(2) (3)7.5　109.用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：电流表A1(量程0～30mA)；电流表A2(量程0～100mA)；电压表V(量程0～6V)；滑动变阻器R1(阻值0～5Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300Ω)；开关S一个，导线若干条．某同学的实验过程如下：Ⅰ.设计如图(1)所示的电路图，正确连接电路．Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图(2)所示的图线．Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)．回答下列问题：①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；②由图(2)的图线，得电源内阻r＝________Ω；③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx；④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________．(选填“相同”或“不同”) 【答案】①A2　R2　②25　③－r　④相同　不同10.现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35Ω～55Ω范围，最大允许电流为50mA.为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图7－6－15甲所示的电路进行实验．图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计，R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω，R0是定值电阻．(1)实验室备有的保护电阻R0有以下几种规格，本实验应选用(　　)A．10Ω，2.5WB．50Ω，1.0WC．150Ω，1.0WD．1500Ω，5.0W(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图7－6－15乙所示的图线．则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示________．百度文库-让每个人平等地提升自我(3)根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为________V，内电阻r为________Ω.【答案】(1)C　(2)回路中的电流　(3)10　5011.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A．干电池E（电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω）B．电流表A1（满偏电流3mA，内阻r1=10Ω）C．电流表A2（0～0.6A，内阻0.1Ω）D．滑线变阻器R1（0～20Ω，10A）E．滑线变阻器R2（0～100Ω，10A）F．定值电阻R3（990Ω）G．开关和导线若干(1)为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是________（填字母代号）(2)请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图． 图5—42(3)如图为某一同学根据他所设计的实验给出的I1、I2图线（I1为A1的示数，I2为A2的示数），由图线可求得被测电池的电动势E＝______________V，内阻r=_____________Ω．【答案】(1)R1(2)(3)1.480.8考点3.5.2　实验的拓展与创新12.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(　D　)A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B．一个伏特表和多个定值电阻C．一个安培表和一个电阻箱D．两个安培表和一个滑动变阻器在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中．(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、开关及若干导线连接成电路如图1所示，图中未接导线的A端应接在________点(选填“B”“C”“D”或“E”)．(2)实验得到的U－I关系如图2中的直线Ⅰ所示，则电池组的电动势为________V，内电阻的阻值为________Ω. (3)为了测量定值电阻的阻值，应在图1中将“A”端重新连接到________点(选填“B”“C”“D”或“E”)，所得到的U－I的关系如图2中的直线Ⅱ所示，则定值电阻的阻值为________Ω.【答案】(1)C　(2)2.8　2　(3)D　313.用伏安法测量一电池的内阻．已知该待测电池的电动势E约为9V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50mA，可选用的实验器材有：电压表V1(量程5V)；电压表V2(量程10V)；电流表A1(量程50mA)；电压表A2(量程100mA)；滑动变阻器R(最大电阻300Ω)；定值电阻R1(阻值为200Ω，额定功率为1/8W)；定值电阻R2(阻值为220Ω，额定功率为1W)；开关S；导线若干．测量数据如下图坐标纸上U－I图线所示．(1)在下面虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号．(2)在设计的电路中，选择定值电阻的根据是________．(3)由U－I图线求得待测电池的内阻为________Ω. (4)在你设计的电路中，产生系统误差的主要原因是____________________________________________________________________________________________________.【答案】(1)电路原理图如解析图所示(2)定值电阻在电路中消耗的功率会超过W，R2的功率满足实验要求(3)50　(4)电压表分流13.某研究性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R－图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝________V，r＝________Ω.【答案】　2.9　0.914.根据闭合电路欧姆定律，用图所示电路可以测定电池的电动势和内电阻．图中R0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R0两端的对应电压U12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的，根据实验数据在－R坐标系中描出坐标点，如图7所示．已知R0＝150Ω，请完成以下数据分析和处理．(1)图中电阻为________Ω的数据点应剔除；(2)在坐标纸上画出－R的关系图线；(3)图线的斜率是________(V－1·Ω－1)，由此可得电池电动势Ex＝________V.【答案】(1)80.0　(2) (3)4.44×10－3　1.5015.某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱(0～999.9Ω)和若干导线．(1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱________(填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为______Ω.(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图8所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表．123456R/Ω95.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.421.401.361.331.261.20①根据表中数据，图中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图中，并画出IRI图线；②根据图线可得电池的电动势E是________V，内阻r是________Ω.【答案】(1)并联　5.0(2)① ②1.53　2.016.某同学用如图所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，R为电阻箱．干电池的工作电流不宜超过0.5A．实验室提供的器材如下：电压表(量程0～3V，内阻约3kΩ)；电阻箱(阻值范围0～999.9Ω)；开关、导线若干．(1)请根据图的电路图在图中画出连线，将器材连接成实验电路．(2)实验时，改变电阻箱R的值，记录电压表的示数U，得到若干组R、U的数据．根据实验数据绘出如图12所示的－图线．由图象得出电池组的电动势E＝________V，内阻r＝______Ω.(3)关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法，下列说法正确的是(　　)A．电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差B．该同学读电压表读数引起的误差属于系统误差C．本实验用图象法处理数据可以减小偶然误差D．如果将电压表的内阻计算在内就可以减小系统误差【答案】(1)如图所示 (2)2.86　6.07　(3)CD17.某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精度，需要测量电压表的内阻。实验室中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量。他用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4V，内阻约50Ω)、双向电压表(量程为2V，内阻约为2kΩ)、电阻箱(0～9999Ω)、滑动变阻器(0～200Ω)、一个单刀双掷开关及若干导线。(1)该同学按如图所示电路图连线后，首先利用半偏法测出了电压表的内阻。请完善测量电压表内阻的实验步骤：①将R2的滑片滑至最左端，将S拨向1位置，将电阻箱R1阻值调为0；②调节R2的滑片，使电压表示数达到满偏；③保持________不变，调节R1，使电压表的示数达到________；④读出电阻箱的阻值，记为R1，则电压表的内阻RV＝________。(2)若测得电压表内阻为2kΩ，可分析此测量值应________真实值。(填“大于”“等于”或“小于”)(3)接下来测量电源电动势和内阻，实验步骤如下：①将开关S拨至________(填“1”或者“2”)位置，将R2的滑片移到最________端，不再移动；②调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一合适值，记录电压表的示数和电阻箱的阻值；③重复第二步，记录多组电压表的示数和对应的电阻箱的阻值。 (4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R，作出－图象。则可消除系统误差，如图所示，其中横轴截距为b，斜率为k，则电动势的表达式为：________，内阻的表达式为：________。【答案】(1)③R2　半偏(或1V)　④R1　(2)大于　(3)①2　左　(4)　18.在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(填选“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点，绘出的－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b和R0表示)【答案】　(1)最大值　(2)2　(3)　－R019.利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表(量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω)，开关S. 实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；③以为纵坐标，R为横坐标，作－R图线(用直线拟合)；④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为________________．(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图14所示，读出数据，完成下表．答：①__________，②__________.R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077/A－16.998.00②10.011.011.913.0(3)在图的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝______A－1·Ω－1，截距b＝______A－1.(4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【答案】(1)＝＋R　(2)0.110　9.09(3)　1.0　6.0(4)3.0　1.0 20.利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表A(量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω)，开关S.实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；③以为纵坐标，R为横坐标，作出﹣R图线(用直线拟合)；④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则和R的关系式为________；(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图所示，读出数据，完成下表．答：①________，②________. R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077/A－16.998.00②10.011.011.913.0(3)在下图的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝________A－1Ω－1，截距b＝________A－1.(4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【答案】(1)＝R＋(5.0＋r)(2)0.110　9.09(3)图像如解析所示　1.0(或在0.96－1.04之间)　6.0(或在.5.9－6.1之间)(4)3.0(或在2.7－3.3之间)　1.0(或在0.6－1.4之间)