2023版新教材高中物理第二章电路及其应用专项8用一只电表一只电阻箱测定电池的电动势和内阻课时作业教科版必修第三册

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 8　用一只电表、一只电阻箱测定电池的电动势和内阻过项础　1．某研究性学习小组利用如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.2．有一特殊电池，它的电动势约为9 V，内阻约为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，某同学利用如图所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA＝5 Ω，R为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R0为定值电阻，对电源起保护作用．(1)R0应选________(填字母).A．10 Ω    B．50 ΩC．150 Ω       D．500 Ω(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，作出了如图所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.3．在测量电池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＝10 Ω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________(选填“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图像为一条直线．若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电池的电动势E＝________，内阻r＝________．(用k、b和R0表示)4．某同学有个超霸(GP)9 V电池如图甲所示，他欲测量该电池的电动势和内阻(内阻约为25 Ω).提供的器材如下：电流表A(量程为0～200 μA，内阻为500 Ω)，开关S，电阻箱R1(最大阻值为9 999.9 Ω)，电阻箱R2(最大阻值为99 999.9 Ω)和若干导线．(1)由于电流表A的量程太小，需将电流表A改装成量程为0～9 V的电压表V，则电流表A应与电阻箱________(填“R1并联”“R1串联”“R2并联”或“R2串联”)，并将该电阻箱的阻值调为________ Ω.(2)设计的测量电路如图乙所示，调节电阻箱R的阻值读出相应的电压表示数U，获得多组数据，画出 ­ 图线如图丙所示．若不考虑电表对电路的影响，则根据图线可得该电池的电动势E＝________ V、内阻r＝________ Ω.(结果均保留三位有效数字)5．某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干．由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘．某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度．主要实验步骤如下：(1)将器材如图甲连接；(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________(选填“a”或“b”)端；(3)改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据；(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图乙所示，图线斜率为k，纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为r0.该电池电动势和内阻可表示为E＝________，r＝________(用R0、RA、k、d、r0表示).    专项8　用一只电表、一只电阻箱测定电池的电动势和内阻1．答案：3.0　10解析：由闭合电路的欧姆定律I＝得R＝－r，图像的斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r，则E＝ V＝3.0 V，r＝1.0 Ω.2．答案：(1)C　(2)10　45解析：(1)当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50 mA，即电路中电阻的最小值约为180 Ω，除去电池内阻约为40 Ω、电流表的内阻RA＝5 Ω，故C项最为合适．(2)由U外＝E－Ir得：I(R0＋R＋RA)＝E－Ir变形得＝＋.因(R0＋R)为自变量，则该函数的斜率为＝，解得E＝10 V．由图像得截距为5，当R0＋R＝0时，5＝，因E＝10 V，RA＝5 Ω，解得r＝45 Ω.3．答案：(1)最大值　(2)2　(3)　－R0解析：(1)实验中电阻箱起到改变电路中的总电阻和分压的作用，为了确保仪器的安全，应先将电阻箱的电阻调到最大值．(2)电压表的量程为0～3 V，若不考虑电源内阻，电阻箱两端的最小电压应为6 V，根据串联电路的特点可知，＝，解得R1＝20 Ω，即电阻箱接入电路的最小阻值为20 Ω.在实验时，为了减小读数误差，所用电表的指针偏转角度一般不小于其量程的，当电压表示数为1 V时，若不考虑电源内阻，由＝，得R＝80 Ω，即电阻箱接入电路的最大阻值不要超过80 Ω，所以选择方案2较合理．(3)根据闭合电路的欧姆定律可得E＝(R0＋R＋r)，变形为＝·R＋，由题意得斜率k＝，截距b＝，解得电动势E＝，内阻r＝－R0.4．答案：(1)R2串联　44 500　(2)8.33　16.7解析：(1)根据电表的改装，应给电流表串联一个电阻，从而将其改装为电压表．将Ig＝200 μA，rg＝500 Ω的电流表改装成量程为0～9 V的电压表，则有Ig·(rg＋R)＝9 V，代入数据解得R＝44 500 Ω，电阻箱应选择R2.(2)由题图乙，根据闭合电路欧姆定律，得E＝U＋·r，变形可得＝·＋，由题图丙可知＝0.120 V－1，E≈8.33 V，图线的斜率k＝ A－1＝，r≈16.7 Ω.5．答案：(2)b　(4)　－R0－RA解析：(2)开关闭合前，为了保护电路中的元件，应将电阻丝的最大阻值接入电路，根据电阻定律R＝ρ可知，电阻丝接入越长，接入电阻越大，金属夹应夹在电阻丝的b端．(4)设圆心角为θ时，电阻丝接入电路中的电阻为θr0，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知E＝I(RA＋R0＋θr0)＋Ir整理得＝θ＋，结合图像的斜率和截距满足＝k，＝d，解得电源电动势和内阻为E＝，r＝－R0－RA.