人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律综合与测试当堂检测题

3　实验:电池电动势和内阻的测量

课时作业

1.下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据处理方法,既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是(　C　)

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UI图像,再根据图像求出E、r

D.多测几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,再用闭合电路欧姆定律求出电池电动势E和内电阻r

解析:A中只测量两组数据求出E、r,偶然误差较大;B中计算E、r平均值虽然能减小误差,但太繁琐;D中分别求I、U的平均值再进行处理是错误的做法;C中图像法准确、直观、简便,C正确。

2.如图所示,是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内电阻的电路。电路中R1、R2为已知阻值的电阻。下列说法正确的是(　D　)

A.只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻

B.只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻

C.只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻

D.三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内电阻

解析:甲同学设计的电路可用E=I1(r+R1)、E=I2(r+R2)求得电源的电动势和内电阻,乙同学设计的电路可用E=U1+r、E=U2+r求得电源的电动势和内电阻,而丙同学设计的电路可用E=U1+I1r、E=U2+I2r求得电源的电动势和内电阻,故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻,D正确。

3.如图所示的测量电池的电动势和内阻的实物连线图中,有一根线的连接是错误的,这根错误的线是(　C　)

A.a B.b C.c D.d

解析:图中c导线的下端不应该与电源的负极相连,而应该连接到开关的右端,这样开关就能控制整个电路了,故选C。

4.用电流表和电压表测量电池的电动势和内阻的实验中可供选用的器材有:

A.电流表(量程0～0.6 A,RA=1 Ω)

B.电压表(量程0～3 V,RV=5 kΩ)

C.滑动变阻器(0～10 Ω,额定电流1.5 A)

D.待测电池(一节一号干电池)

E.开关、导线若干

(1)为了减小实验误差,本实验应选择图中的　　　   　电路[选填“(甲)”或“(乙)”]; 

(2)若画出的电池的UI图像如图(丙)所示,则电池的电动势E=

　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。 

解析:(1)因电流表内阻已知,则可选择(乙)电路减小电动势和内阻的测量误差。

(2)根据画出的电池的UI图像可得电池的电动势E=1.5 V

内阻r=||-RA= Ω-1 Ω=4 Ω。

答案:(1)(乙)　(2) 1.5　4

5.给你一个电阻箱、电压表、开关及导线,根据闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。

(1)请在虚线框内画出电路图。

(2)实验过程中,将电阻箱拨到4.5 Ω时,电压表读数为 0.90 V;若将电阻箱拨到如图(甲)所示的　　　　Ω时,电压表的读数如图(乙)所示是　　　　V。 

(3)根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E=　　　 V。 

解析:(1)根据闭合电路欧姆定律得E=U+Ir,当外电路是纯电阻电路时,上式也可写成E=U+·r。由此可见,如果没有电流表,不能直接测得总电流I,也可以利用部分电路的欧姆定律,由计算得到外电路的总电流I。当然此时要求外电路的电阻R可变,而且阻值可直接读出,电阻箱符合条件。故实验电路图如图所示。

(2)电阻箱的电阻读数是把面板上指示的所有电阻相加,所以题图(甲)中电阻箱的电阻值是110 Ω;本实验是测一节旧干电池的电动势和内阻,所以题图(乙)中电压表所用量程应是0～3 V,所以指示的电压应该是1.10 V。

(3)由闭合电路的欧姆定律得E=U+·r,代入数据得E=0.90 V+

·r,E=1.10 V+·r,

解得r≈1.05 Ω,E≈1.11 V。

答案:(1)图见解析　(2)110　1.10　(3)1.11

6.现有一特殊电池,它的电动势E约为9 V,内阻r约为40 Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50 mA。为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(甲)所示的电路进行实验,图中电流表的内阻RA已经测出,阻值为5 Ω,R为电阻箱,阻值范围0～999.9 Ω,R0为定值电阻,对电路起保护作用。

(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:

A.10 Ω B.50 Ω

C.150 Ω D.500 Ω

本实验最好选用　　　　定值电阻(填序号)。 

(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,读取电流表的示数,记录多组数据,作出了图(乙)所示的图线,则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E=　　　　 V,内阻r=

　　　　 Ω。 

解析:(1)使电阻箱的阻值调为零则电路中的电流最大,Im=,代入数据得R0=135 Ω,对比备选选项,故C符合要求。

(2)根据闭合电路欧姆定律I=得=(R0+R+RA+r)=(R0+R+

5 Ω+r),

在图线上取两个点,读出两组、(R+R0)值代入方程解得E=10 V,r=

45 Ω。

答案:(1)C　(2)10 　45

7.在“测定电源电动势和内阻”的实验中:

(1)若根据实验数据作出如图1所示的图像,则该电池的电动势E=

　　　　V,内阻r=　　　Ω。(结果保留小数点后两位) 

(2)若实验电路如图2所示,由于电压表、电流表均不是理想电表,则测量结果,电源电动势的测量值将　　　　真实值,内阻的测量值将

　　　　真实值。(均选填“大于”“等于”或“小于”) 

(3)请根据电路图在图3中连接实物图(电流表内阻RA>2 Ω)。

(4)根据电路图,分析引起该实验系统误差的主要原因是　   。

解析:(1)根据图像,该电池的电动势E=1.50 V,

内阻r=||= Ω=0.50 Ω。

(2)由图2所示电路图可知,相对于电源来说电流表采用外接法,由于电压表分流作用,使所测电流小于电流的真实值,造成了实验误差;只有当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,电源的UI图像如图(甲)所示,由图像可知,电源电动势的测量值小于真实值,电源内阻r=,由图像可知,电源内阻测量值小于真实值。

(3)根据图2所示实验电路图连接实物电路图,如图(乙)所示,由于电流表内阻较大,故选择小量程。

(4)根据电路图,分析引起该实验系统误差的主要原因是由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。

答案:(1)1.50　0.50　(2)小于　小于

(3)图见解析

(4)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电

流小

8.某同学利用如图(甲)所示电路测量电源电动势和内阻。图中定值电阻R0阻值已知,R1阻值等于电流表内阻,R2阻值等于电压表内阻。

(1)根据测量原理电路图将图(乙)中的实物用笔画线代替导线连接好。

(2)闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片P移动到　　　　(选填“A”或“B”)端,电路中定值电阻R0的作用是　　　　。 

(3)根据实验数据,作出的电压表读数U随电流表读数I变化的UI图像是一倾斜的直线,其UI图像在纵轴的截距为U0,斜率的绝对值为

k,由此可知电源电动势E=　　　　,内阻r=　　　　。 

解析:(1)可以先把定值电阻R0、电源、开关串联,然后把电流表与R1并联后与滑动变阻器串联,电压表与R2串联,然后连接成电路。

(2)闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片P移动到接入电路中阻值最大处,即B端。电路中定值电阻R0起保护作用,避免电流过大烧坏电路元件。

(3)由于R1阻值等于电流表内阻,R2阻值等于电压表内阻,所以等效电源路端电压等于电压表读数的2倍,电源输出电流等于电流表读数的2倍,对电路,由闭合电路欧姆定律有E=2U+2I(R0+r),

变换成U=E-(R0+r)I,

据此可知,UI图像在纵轴的截距为U0=E,

斜率的绝对值为k=R0+r,

由此可知电源电动势E=2U0,

内阻r=k-R0。

答案:(1)图见解析

(2)B　保护电路　

(3)2U0　k-R0