2024-2025學年高中物理第二章直流電路第5節(jié)學生實驗：測量電源的電動勢和內(nèi)阻練習含解析教科版選修3-1

PAGE5-第5節(jié)學生試驗：測量電源的電動勢和內(nèi)阻1．下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法，既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的是()A．測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r求出E和rB．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最終分別求出其平均值C．測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U-I圖像，再依據(jù)圖像求出E、rD．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)阻r解析：選項A中只測量兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；選項B中計算E、r平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；選項D中先分別求出I、U的平均值再求解的方法是錯誤的．答案：C2．(多選)用如圖甲所示的電路測定電池的電動勢和內(nèi)阻，依據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的U-I圖像，由圖可知()A．電池電動勢為1.40VB．電池內(nèi)阻值為3.50ΩC．外電路短路時的電流為0.40AD．電壓表的示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I′約為0.20A解析：圖像與縱坐標的交點為電池的電動勢E＝1.40V；電池的內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(1.40－1.00,0.40)Ω＝1Ω，I＝eq\f(E,r)＝eq\f(1.40,1)A＝1.40A；依據(jù)E＝U＋I′r，代入數(shù)據(jù)得I′＝eq\f(E－U,r)＝eq\f(1.40－1.20,1)A＝0.20A，故A、D正確．答案：AD3.(多選)如圖所示為“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”試驗的實物連接圖，電流表和電壓表的正接線柱都尚未連接．為了做這個試驗，應(yīng)當把()A．電流表正接線柱與c點相連B．電流表正接線柱與b點相連C．電壓表的正接線柱與a點相連D．電壓表的正接線柱與c點相連解析：參照試驗電路圖可知，電流表的正接線柱應(yīng)與c點(或d點)相連，電壓表的正接線柱應(yīng)與電源正極(或a點)相連，故A、C正確．答案：AC4．(多選)為測定電池的電動勢和內(nèi)阻，待測電池、開關(guān)、導線協(xié)作下列儀器可達到試驗目的的是()A．一只電流表和一只電阻箱B．一只電壓表和一只電阻箱C．一只電流表和一個滑動變阻器D．一只電壓表和一個滑動變阻器解析：由E＝IR＋Ir知測E、r用一只電流表測電流，用電阻箱變更外電阻并可讀出阻值，只要獲得兩組I、R數(shù)據(jù)即可求得E、r，用滑動變阻器無法確定接入電路的電阻，故A可行，C不行行；由E＝U＋eq\f(U,R)r知測E、r用一只電壓表和一只電阻箱可獲得兩組U、R值求出E、r，故B可行；若用一只電壓表和一個滑動變阻器不行以，因滑動變阻器接入電路的阻值無法確定，故D不行行．答案：AB5．為了測定一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻(內(nèi)阻偏大)，配備的器材有：A．電流表A(量程為0.6A)B．電壓表V(量程為1V，內(nèi)阻為1.2kΩ)C．滑動變阻器R1(0～10Ω，1A)D．電阻箱R2(0～9999.9Ω)某試驗小組設(shè)計了如圖所示的電路．(1)試驗中將量程為1V電壓表量程擴大為2V，電阻箱R2的取值應(yīng)為________kΩ.(2)利用上述試驗電路進行試驗，測出多組改裝后的電壓表讀數(shù)U與對應(yīng)的電流表讀數(shù)I，并作出U-I圖像如圖所示．由圖像可知，干電池的電動勢E＝______V，內(nèi)阻r＝________Ω.解析：(1)當改裝后電壓表達到滿量程2V時，原電壓表滿偏1V，分壓電阻分壓1V，所以分壓電阻阻值應(yīng)等于電壓表內(nèi)阻1.2kΩ.(2)U-I圖像在縱軸截距等于干電池電動勢1.60V，圖線的斜率的大小等于干電池的內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(1.60－0.50,0.40)Ω＝2.75Ω.答案：(1)1.2(2)1.602.756．為測量一電源的電動勢及內(nèi)阻：(1)在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9V的電壓表．A．量程為1V、內(nèi)阻大約為1kΩ的電壓表V1B．量程為2V、內(nèi)阻大約為2kΩ的電壓表V2C．量程為3V、內(nèi)阻為3kΩ的電壓表V3選擇電壓表________串聯(lián)________kΩ的電阻可以改裝成量程為9V的電壓表．(2)利用一個電阻箱、一只開關(guān)、若干導線和改裝好的電壓表(此表用符號V1、V2或V3與一個電阻串聯(lián)來表示，且可視為志向電壓表)，在虛線框內(nèi)畫出測量電源電動勢及內(nèi)阻的試驗原理電路圖．eq\x(\a\al(,,,,,,))(3)依據(jù)以上試驗原理電路圖進行試驗，讀出電壓表示數(shù)為1.50V時，電阻箱的阻值為15.0Ω；電壓表示數(shù)為2.00V時，電阻箱的阻值為40.0Ω，則電源的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.解析：(1)改裝電壓表時，其內(nèi)阻阻值要精確告知，所以解除A、B而選C；再由歐姆定律可知U＝eq\f(UV,RV)(RV＋R串)，得R串＝eq\f(RVU,UV)－RV＝eq\f(3kΩ×9V,3V)－3kΩ＝6kΩ.(2)電路圖如圖所示．(3)改裝后的電壓表量程為0～9V，當電壓表示數(shù)為1.50V和2.00V時，電阻箱兩端實際電壓為4.5V和6V.依據(jù)歐姆定律得eq\f(U,R)＝eq\f(E,R＋r)，代入兩組數(shù)據(jù)，解得E＝7.5V，r＝10Ω.答案：(1)C6(2)圖見解析(3)7.5107．某同學利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，運用的器材還包括定值電阻(R0＝5Ω)一個，開關(guān)兩個，導線若干，試驗原理圖如圖(a)．(1)在圖(b)的實物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接．(2)請完成下列主要試驗步驟：①檢查并調(diào)整電壓表指針指零；調(diào)整電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示，讀得電阻值是________；②將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49V；③將開關(guān)S2________，電壓表的示數(shù)是1.16V；斷開開關(guān)S1.(3)運用測得的數(shù)據(jù)，計算出干電池的內(nèi)阻是________(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．解析：(2)由題圖(c)讀得電阻箱阻值為R＝20Ω；將S1閉合，S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動勢E＝1.49V，將S2再閉合，電壓表示數(shù)為R兩端電壓．將電壓表視為志向電表，則干路電流I＝eq\f(UV,R)＝eq\f(1.16,20)A＝0.058A．(3)因為I＝eq\f(E,R0＋R＋r)，所以r＝eq\f(E,I)－R0－R＝(eq\f(1.49,0.058)－5－20)Ω≈0.69Ω.答案：(1)如圖所示(2)①20Ω③閉合(3)0.69Ω8．某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池．該同學想測定一下這個電池的電動勢E和內(nèi)阻r，但是從試驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9Ω，可當標準電阻用)、一個電流表(量程Ig＝0.6A，內(nèi)阻rg＝0.1Ω)和若干導線．(1)請依據(jù)測定電動勢E和內(nèi)阻r的要求，設(shè)計圖甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來．(2)接通開關(guān)，逐次變更電阻箱的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄．當電阻箱的阻值R＝2.6Ω時，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示，處理試驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)eq\f(1,I)，再制作R-eq\f(1,I)坐標圖，如圖丙所示，圖丙中標注出了(eq\f(1,I)，R)的幾個與測量對應(yīng)的坐標點，請你將與圖乙試驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標點也標在圖丙上．(3)在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線．(4)依據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.解析：(1)本試驗是采納電流表和電阻箱組合測定電池電動勢和內(nèi)阻，只需將它們串聯(lián)起來即可，實物連接如圖．(2)當R＝2.6Ω時，由題圖乙知eq\f(1,I)＝2A－1，將該組數(shù)據(jù)(2，2.6)在題圖丙上描出，如圖所示(3)圖中坐標為(1.2