2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第10节实验测定电池的电动势和内阻同步作业含解析 人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第10节实验测定电池的电动势和内阻同步作业含解析 人教版选修3-1

第10节 实验 测定电池的电动势和内阻 ‎1．下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法，既能减小偶然误差，又直观、简便的是(　　)‎ A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r求出E和r B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值 C．测出多组I、U的数据，画出U－I图象，再根据图象求出E、r D．多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r C　解析 选项A中只测量两组数据求出E、r，偶然误差较大；选项B中计算E、r平均值虽然能减小误差，但太繁琐；选项D中先分别求出I、U的平均值再求解的方法是错误的；选项C中利用坐标图象求E、r，利用数据多，能减小误差，且直观、方便，故选项C正确．‎ ‎2．(多选)用图象法计算电动势和内阻时，先要描点，就是在U－I坐标系中描出与每组I、U值对应的点，下列说法正确的是(　　)‎ A．这些点应当准确地分布在一条直线上，即U－I图线应通过每个点 B．这些点应当基本上在一条直线上，由于偶然误差不能避免，所以U－I图线不可能通过每一个点 C．不在U－I图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧 D．个别偏离直线太远的点，应当舍去 BCD　解析 用描点法画图象时，应使这些点基本在一条直线上，不在直线上的点要大致均衡地分布在图线两侧，个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的，应当舍去．‎ ‎3．(多选)如图所示，是根据某次测定电池的电动势和内阻的实验记录的数据作出的U－I图象，下列关于这个图象的说法正确的是(　　)‎ A．纵轴截距表示待测电池的电动势，即E＝3.0 V B．横轴截距表示短路电流，即I0＝0.6 A C．根据r＝，计算出待测电池的内阻为5 Ω D．根据r＝，计算出待测电池的内阻为1 Ω AD　解析 由于纵坐标并非从零开始，故横轴截距不是短路电流，内阻r＝＝ Ω＝1 Ω.‎ 6‎ ‎4．在测定一节干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为2 Ω)的电动势和内阻的实验中，滑动变阻器和电压表各有两个供选：‎ A．电压表量程为15 V B．电压表量程3 V C．滑动变阻器(20 Ω，3 A)‎ D．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)‎ ‎(1)电压表应该选________(选填“A”或“B”)，这是因为______________．‎ ‎(2)滑动变阻器应选______(选填“C”或“D”)，这是因为____________________________．‎ 答案 (1)B　读数既准确、又方便　(2)C　滑动变阻器D的额定电流太小，最大阻值太大，调节不方便　‎ ‎5．(1)下列电路中既能减小实验误差又能测量出电源的电动势和内阻的是________．‎ ‎(2)在选择好合适的电路后，将测量的数据点描在坐标中，其中纵轴为电压，横轴为电流，则合理的是________(选填“甲”或“乙”)．‎ ‎(3)根据所选择的图线可得，该电源的电动势大小为____V，该电源的内阻为________Ω(结果保留两位小数)．‎ 解析 (1)测定电源的电动势及内阻的实验中，原理是闭合电路的欧姆定律，电压表要测量路端电压，电流表要测电路中的总电流，选项A、B错误；为了使内阻测量准确，电流表要采用内接法，选项C错误，D正确．‎ ‎(2)描出点后应用直线把各点连接 ，所以选甲．‎ ‎(3)利用图象纵轴上的截距求得电动势为1.45 V，图线斜率的绝对值为电源的内阻值，约为0.94 Ω.‎ 答案 (1)D　(2)甲　(3)1.45(1.44～1.46都算对)‎ ‎0．94(0.90～0.95都算对)‎ ‎6．在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路．‎ 6‎ ‎(1)按图甲所示的实验电路，把图乙中的实物电路连接起来．‎ ‎(2)在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________端(选填“A”或“B”)．‎ ‎(3)如图丙所示是根据实验数据作出的U－I图象，由图可知，电源的电动势E＝________V，内阻r＝________ Ω.‎ 解析 (1)电路连接如图所示．‎ ‎(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于A端．‎ ‎(3)由题图图象可知，电源电动势为1.5 V，‎ 内阻r＝ Ω＝1.0 Ω.‎ 答案 (1)见解析图　(2)A　(3)1.5　1.0‎ ‎[能力提升]‎ ‎7．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甲所示．图中未接导线的A端应接在________(选填“B”“C”“D”或“E”)点．‎ 6‎ ‎(2)实验得到的U－I关系如图乙中的直线Ⅰ所示，测得电池组的电动势为________V，内阻阻值为________Ω.‎ ‎(3)为了测量定值电阻的阻值，应在图甲中将“A”端重新连接到________(选填“B”“C”“D”或“E”)点，所得到的U－I关系如图乙中的直线Ⅱ所示，则定值电阻的阻值为________ Ω.‎ 解析 (1)图中未接导线A所连接的是电压传感器，应将其接在开关的C接线柱上．‎ ‎(2)由图象Ⅰ纵截距可知电池组电动势为E＝2.8 V，由图象Ⅰ斜率绝对值可知，电池阻内阻为r＝2.0 Ω.‎ ‎(3)若将“A”接到“D”点，则图象Ⅱ斜率的绝对值表示R与电池内阻之和，因此R＝5.2 Ω－2.0 Ω＝3.2 Ω.‎ 答案 (1)C　(2)2.8　2.0　(3)D　3.2(3.0～3.4均可)‎ ‎8．用电流表和电压表测定由三节电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用，‎ A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ E．滑动变阻器：0～1000 Ω，额定电流0.5 A F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A ‎(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________．(均选填仪器的字母代号)‎ ‎(2)如图所示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．(均选填仪器上接线柱的字母代号)‎ 6‎ ‎(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．‎ 解析 (1)实验电路中的电流不宜太大，故电流表应选A，电池的总电动势为4.5 V，电压表应该选D，为了调节方便，滑动变阻器应选择F.‎ ‎(2)根据伏安法测电池的电动势和内阻的电路原理图连接，注意正确连接电表的正、负极接线柱．‎ ‎(3)根据闭合电路的欧姆定律E＝U＋r，整理可得＝＋·，即可以画－的图象，同理可得U＝E－r、＝·R＋，即也可画U－或－R的图象．‎ 答案 (1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h ‎(3)　(横、纵坐标互换亦可)‎ ‎9．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差．‎ ‎(1)应该选择的实验电路是图中的________．(选填“甲”或“乙”)　‎ ‎(2)现有电流表(0～0.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材：‎ A．电压表(0～15 V)　　 B．电压表(0～3 V)‎ C．滑动变阻器(0～50 Ω)　　 D．滑动变阻器(0～500 Ω)‎ 实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(选填相应器材前的字母)‎ ‎(3)某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经在上图的坐标上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线.‎ 序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 电压U(V)‎ ‎1.45‎ ‎1.40‎ ‎1.30‎ ‎1.25‎ ‎1.20‎ ‎1.10‎ 电流I(A)‎ ‎0.060‎ ‎0.120‎ ‎0.240‎ ‎0.260‎ ‎0.360‎ ‎0.480‎ ‎(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ 6‎ ‎(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．下列各示意图能正确反映P－U关系的是________．‎ 解析 (1)根据U＝E－Ir，测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I，电压表和电流表内阻影响会造成实验误差，电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，因此应选择甲电路．‎ ‎(2)一节干电池的电动势为1.5 V，所以电压表选择量程为3 V的，由于电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器选择0～50 Ω的．　‎ ‎(3)如图所示．‎ ‎(4)根据U－I图象，电源的电动势等于纵轴的截距，内阻为斜率的绝对值．‎ ‎(5)电源输出功率P＝UI＝U()＝－U2＋U，P－U图象为开口向下的二次函数，应选图C．‎ 答案 (1)甲　(2)B　C　(3)见解析图 ‎(4)1.50(1.49～1.51)　0.83(0.81～0.85)　(5)C 6‎