2017高中物理每日一題之快樂(lè)暑假第19天實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(含解析)新人教版選修1

1、第19天實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻考綱要求：i難易程度：用如圖所示電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)器材：待測(cè)電源（電動(dòng)勢(shì)約3 V,內(nèi)阻約 2Q）,保護(hù)電阻 R （阻值 10Q）和 R （阻值 5Q）,滑動(dòng)變阻器 R,電流表 A,電壓表 V,開關(guān) S,導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)主要步驟:（a）將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)；（b） 減小滑動(dòng)變阻器在電路中的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I;（c） 以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作UT圖線（U I都用國(guó)際單位）;（d） 求出U- I圖線斜率的絕對(duì)值k和在橫軸上的截距a?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1 ）電壓表最好選用 _ ;電流表最好選用 _A.電

2、壓表（03 V，內(nèi)阻約 15 kQ）B.電壓表（03 V，內(nèi)阻約 3 kQ）C. 電流表（0200 mA,內(nèi)阻約 2Q）D. 電流表（030 mA,內(nèi)阻約 2Q）（2）滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大， 兩導(dǎo)線與滑動(dòng)變阻器接線柱連接情況是_。A.兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端的接線柱B. 條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱C. 兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿兩端的接線柱D. 條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱（3）選用k、a、R、Rz表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E=_r=_，代入數(shù)值可得E和r的測(cè)量值?！?/p>

3、參考答案】（1） A C（2） B （3）ka k-R,【試題解析】（1）電壓表并聯(lián)在電路中，故電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，因此 應(yīng)選內(nèi)阻較大的電壓表A 當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電阻最小時(shí)，通過(guò)電流表電流最大，此時(shí)通過(guò)電32)分析電路可超，濟(jì)件右移電屋恚吞數(shù)更大，則逍明漕動(dòng)愛(ài)阻器接入電路部分阻值壤大，弼A磅中兩導(dǎo) 線均抿在金屬竝的兩端上，娛入趙阻為家：而C項(xiàng)申兩異線接在電阻墮兩端，接入電阻最大并保持不蠻：B囁申一導(dǎo)線接在金撰桿左端，五男一導(dǎo)鐵接在電阻塁左端、則可以保證清片右務(wù)時(shí)阻值燃大：而D礪申導(dǎo) 線分別接右邊上下舞線莊，滑片右夥時(shí)，接入電阻減小，坡D蠟誤：(3)由閉合電路歐姆定律可知U=

4、E-l(r+R)，對(duì)比伏安特性曲線可知，圖象的斜率為k=r+F2;則內(nèi)阻r=k-R；令1=0,則有I = EE，由題意可知，圖象與橫軸截距為a,則有：r + R2k,E廠,a = I，解得E=kaok【知識(shí)補(bǔ)給】測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的規(guī)律方法總結(jié)1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列多個(gè)方程組求解，再求E、r的平均值。(2) 圖象法處理：以端電壓U為縱軸，干路電流I為橫軸，建系、描點(diǎn)、連線，縱軸截距為電動(dòng)勢(shì)E，直線斜率k的絕對(duì)值為內(nèi)阻r o2 .注意事項(xiàng)(1) 為了使端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池。(2) 電流不要過(guò)大，應(yīng)小于 0.5 A，讀數(shù)要快。(3) 要測(cè)出不少于 6 組的(U

5、,I)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些。(4)若U- I圖線縱軸刻度不從零開始， 則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，應(yīng)根據(jù)r=U確定。(5) 電流表要內(nèi)接(因?yàn)閞很小)3.誤差來(lái)源(1) 偶然誤差：用圖象法求E和r時(shí)作圖不準(zhǔn)確。(2) 系統(tǒng)誤差：電壓表分流或電流表分壓。在“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中。(1)備有如下器材A.干電池 1 節(jié)流表電流大小約為R-!R2r10 52mA=176 mA，因此，電流表選擇C;4B.滑動(dòng)變阻器（020 Q ）C. 滑動(dòng)變阻器（01 k Q）D. 電壓表（03 V）E. 電流表（00.6 A ）F. 電流表（03 A）G 開關(guān)、導(dǎo)線若干其中滑動(dòng)變阻

6、器應(yīng)選_ ，電流表應(yīng)選電阻為_Q。（1）根據(jù)電路圖，將未連接完整的實(shí)物圖連接完整。（2） 閉合開關(guān) S,開關(guān) S2分別接到R、艮兩電阻，電壓表的讀數(shù)分別為2.0 V、2.7 V，則測(cè)得電動(dòng)勢(shì)為 _ V,內(nèi)阻為 _Qo（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）電;某同學(xué)想測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，選用器材如下：電流表 Ai（量程 50 mA,內(nèi)阻RM約為 10Q）電流表A（雙量程，一量程為 20 mA,另一量程 200 mA）電阻箱R（0999.9Q）（2） 某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的U- I圖象如圖所示，由圖象可得電池的電動(dòng)勢(shì)為_ V,內(nèi)（只填器材前的序號(hào)）用兩個(gè)定值電阻和電壓表可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)（約3V）

7、和內(nèi)阻。提供的主要器材有:電阻R（2.0Q）、R （9.0Q）、待測(cè)電源、電壓表、開關(guān)S、單刀雙擲開關(guān) S、導(dǎo)線若干,實(shí)驗(yàn)電路如圖5定值電阻 R）（阻值為 4.0Q） 開關(guān)兩個(gè)、導(dǎo)線若干6該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示電路，并進(jìn)行如下操作:(1) 實(shí)驗(yàn)中電流表A選擇_量程。(2)_ 將開關(guān) S 閉合， S2斷開， 調(diào)整電阻箱R記下電流表 A、A的示數(shù)Ii=30.0mA12=120 mA 則電流表Ai的內(nèi)阻RA=Q。(結(jié)果保留一位小數(shù))(3)_ 保持 Si閉合，再閉合 S,調(diào)整電阻箱 R,記下電阻箱阻值分別為 30.0Q、 90.0Q時(shí)對(duì) 應(yīng)的電流表 Ai的示數(shù)分別為 25.0 mA、 10.0 mA。由

8、此可求得 E=_ V, r=_Q。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字):罠$在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供了合適的的實(shí)驗(yàn)器材。(1)甲同學(xué)按圖 a 中的實(shí)線連接電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 其中定值電阻的作用是 _。由電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I，畫出U- I圖線如圖 b 所示，可得電源的電動(dòng)勢(shì)E=_ V,內(nèi)電阻 r=_Q。(結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字)的讀數(shù)I，畫出U- I圖線如圖 c 所示。乙同學(xué)分析了圖象出現(xiàn)異常的原因后，認(rèn)為由圖 c 也可 以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模怳由圖 c 可得電源的電動(dòng)勢(shì)E=_ V，內(nèi)電阻r=_Q o(結(jié)果保留2 位有效數(shù)字)種某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，電路中的各個(gè)器材元

9、件的參數(shù)為電池組(電動(dòng) 勢(shì)約 9 V，內(nèi)阻r約 6Q)、電流表(量程 2.0 A，內(nèi)阻“ =1.4Q)、電阻箱R(099.9Q)、滑動(dòng)變阻器 R ( 0F)、開關(guān)三個(gè)及導(dǎo)線若干。他們認(rèn)為該電路可以用來(lái)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻圖 c(2)乙同學(xué)因?yàn)榇中模?多連接了一根導(dǎo)線，如圖a 中的虛線所示。由電壓表的讀數(shù)U和電流表圖 aIV*-1：_L*033 0.50 0 37 / A7和F2接入電路的阻值。8(1)同學(xué)甲先利用該電路準(zhǔn)確地測(cè)出了R2接入電路的阻值。他的主要操作步驟：先將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到某位置，接著閉合S、S2,斷開 S,讀出電流表的示數(shù)I；再閉合 S、Si,斷開 S2,調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為

10、 4.0Q時(shí)，電流表的示數(shù)也為I。此時(shí) 滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為 _Q。(2) 同學(xué)乙接著利用該電路測(cè)出了電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。1他的實(shí)驗(yàn)步驟：a.在閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)電阻Ri或F2至 (選填“最大值”或“最小值”)，之后閉合開關(guān) S,再閉合_ (選填“S1”或“S2”)；b._ 調(diào)節(jié)電阻(選填“F”或“R”)，得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù)；c. 斷開開關(guān)，整理實(shí)驗(yàn)儀器。12圖乙是他由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的-R圖象，由此可得電源電動(dòng)勢(shì)E=_ V，內(nèi)阻r=_Qo(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【參考答案】*2(1)B E(2)1.50.83(1)為了操作方便，應(yīng)選擇較小的滑動(dòng)變阻器，故選用B,電路中電流較

11、小，所以選用電流表E；(2) 根據(jù)U二E - lr二-rl E，可知U- I圖象縱軸截距即為電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率絕對(duì)值即為1510內(nèi)阻r,所以E=1.5 V ,r0.83 l】。0.6(1)如圖所示9(2) 3.0 1.0(1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，如圖所示:10(2)在閉合電路中，電源電動(dòng)勢(shì)：E =U Ir UUrR22.7根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：E=2及E=27上2，解得：E=3.0V(1)由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，A與并聯(lián)部分串聯(lián)，則A電流應(yīng)大于 A 中電流，故A量 程應(yīng)選擇大于 50 mA,故選 200 mA;(2)根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知，流過(guò)定值電阻的電流I=120 mA- 30 mA=9

12、0 mA 并聯(lián)電路的電壓U=IRo,、,UIR090江4尺尺則電流表 A1內(nèi)阻RM-12.0;I1I130MRAR12.0 y.o廠 c (3)電流表 A1 和電阻 R0 的并聯(lián)電阻為R并=一-Q二3.0Q,由串并聯(lián)電路RA1+R012.0+4.0E=4.0 V ,r=7.0Q。事C保護(hù)電路2.8 0王0 0.50定值電阻在電路中莊要懇到儀護(hù)電路的作同：U=E-Ir可知，圖象與縱紬磚丸點(diǎn)衷示電動(dòng)勢(shì)，歌E=2.8V；囲象的釣犁壷示內(nèi)電阻：6n = 0.60Qa2.0(2)由乙同學(xué)的電路接法可知，滑動(dòng)變阻器左右兩部分并聯(lián)后與定值電阻串聯(lián)，則可知，在滑片移動(dòng)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電阻先增大后減小，則

13、路端電壓先增大后減小，所以出現(xiàn)圖c所示的圖象，則由圖象可知，當(dāng)電壓為2.5 V 時(shí)，電流為 0.5 A，此時(shí)兩部分電阻相等，則總電流為I1=1 A;而當(dāng)電壓為 2.4 V 時(shí)，電流分別對(duì)應(yīng) 0.33 A 和 0.87 A，則說(shuō)明當(dāng)電壓為 2.4 V 時(shí)，干路電流為12=0.33 A+0.87 A=1.2 A;則根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：2.5= E-r,2.4= E- 1.2r，解得:E=3.0 V ,r=0.50Q。(1) 4.0(2)最大值S1R 9.0 5.8(1) 200 mA(2) 12.0(3) 4.0 7.0的特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律可得I1R并+ r R?4代入數(shù)據(jù)解得11(1)用等值替代法可測(cè)出R 接入電路的阻值， 電阻箱的示數(shù)等于接入電路的阻值為4.0