人教版物理选修3-1 2.10实验：测定电池的电动势和内阻同步训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-1 2.10实验：测定电池的电动势和内阻同步训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 452.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-28 14:36:20 | ||
图片预览
文档简介
人教版物理选修3-1
2.10实验：测定电池的电动势和内阻同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
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
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电阻r
2．如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路，电路中、为已知阻值的电阻，下列说法中正确的是
A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻
3．利用右图所示的电路可以测量出电压表的电阻，R为电阻箱，电源电压恒定不变，当R取不同阻值时，电压表均对应有不同读数U，多次改变电阻箱的阻值，所得到的图象为下图中的哪一个（
）
A．
B．
C．
D．
4．在测电源的电动势和内阻时。某次实验记录数据画出U-I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是（
）
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=3V
B．横轴截距表示短路电流，即I短=0.6A
C．根据，计算出待测电源内阻为5Ω
D．该实验中电源的内阻为2Ω
5．如图所示是利用伏安法测量电源电动势和内电阻时作出的图象由此可知，这两节干电池的电动势和内电阻相比较
A．，
B．，
C．，
D．，
6．用如图所示电路（为标准定值电阻）测定电池的电动势和内电阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则下列说法中正确的是（
）
A．电动势的测量值小于真实值．
B．内电阻的测量值小于真实值．
C．测量误差的产生原因是电流表具有内电阻．
D．测量误差的产生原因是测量次数少，不能用图象法求电池的电动势和内电阻．
7．王羽同学在测量电源电动势及内阻的实验中，把实物分别连成如图所示的甲、乙两种电路，然后在同一坐标系中分别作出如图丙所示的两条图线a与b，则下列说法正确的是.（
）
A．由甲电路所描绘的图线是a
B．由乙电路所描绘的图线是b
C．由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为3.0Ω
D．由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为0.90Ω
8．如图甲所示，R
为电阻箱(0～99.9Ω)，置于阻值最大位置，为末知电阻。断开，闭合，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I的值，并依据R、I值作出了如图乙所示的图线；断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；保持电阻箱上各旋钮的位置不变，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8
A。据以上数据可知(电流表内阻不计)
A．电源电动势为3.0V
B．电源内阻为2Ω
C．R.的阻值为2Ω
D．断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大
二、实验探究题
9．在实验室，物理兴趣小组同学首先采用了伏安法测量了一电源的电动势和内阻。
（1）在伏安法测电源电动势和内阻的实验中，若电流表内阻为1Ω，按如图甲所示电路进行实验，根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图乙所示的U-I图象，则电源的电动势E=_________V、内阻r=_________Ω。（结果均保留两位有效数字）
（2）将该电源和滑动变阻器R（阻值范围为0～20Ω）连接成如图丙所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器R的阻值。在R的变化范围内，电源的最大输出电功率为_________W，此时滑动变阻器R接入电路的电阻为_________Ω。（结果均保留两位有效数字）
10．硅光电池是一种将光能转化为电能的器件，某同学根据图甲所示电路用一定强度的光照射硅光电池测量硅光电池的电动势E和内阻r，实验室可提供的器材如下：
A．硅光电池E：电动势约为3V，内阻约为；
B．电流表量程为0.1mA，内阻为；
C．电流表：量程为10mA，内阻为；
D．定值电阻：阻值为；
E．定值电阻：阻值为；
F．滑动变阻器：最大阻值为，允许最大电流为1A；
G．开关一个，导线若干。
(1)根据器材规格和实验要求，为使实验结果尽可能准确，电流表A1应选用_____，电阻R1应选用____（填写器材前的字母）；
(2)调节滑动变阻器，分别读出电流表A1的示数I1和电流表A2的示数I2，并作出I1—I2图像如图乙所示，则该电池的电动势为__________V、内阻为__________Ω。（结果均保留三位有效数字）
11．某同学从遥控无人机上拆下一块电池组，发现这块电池组由三节电池串联而成，标称电压是6V。他发现这种电池标称电压与普通干电池的标称电压不同，决定在实验室测量其电动势和内阻。实验室可用的器材有：电流表A（0~100mA），电阻箱R1和R2（最大阻值均为9999.9Ω），开关两只s1和s2，导线若干。
按照以下步骤完成实验：
(1)首先，该同学用图甲所示电路测量电流表内阻，请用画线代替导线将图乙电路补充完整_________。
(2)断开s1和s2，将R1的阻值调到最大值，再闭合sl，调节R1的阻值，使电流表指针指示在满刻度处；然后闭合S2，调节R2的阻值，使电流表指针指示在满刻度的三分之二处，此时R2的读数为20.0Ω，则电流表内阻为________Ω。
(3)接着，该同学将电池组、电流表、两个电阻箱、一只开关连接成如图丙所示的电路。将R2调到某一合适的阻值后保持不动，闭合开关，调节电阻箱R1，读出对应的电流值，多次调节R1，得到多组数据。该同学调节R2的合适阻值为________。
A．10.0Ω
B．50.0Ω
C．300.0Ω
(4)最后，该同学以R1为横坐标，为纵坐标，建立坐标系，根据测得的数据得到如图丁所示图线，图线的斜率k为0.16，纵轴截距b为10.2，则该电池组的电动势为____V，内阻为________Ω。
12．某同学利用图甲所示电路测量一电源的电动势和内阻。实验室提供的器材有：
a．电流表A（量程为100mA，内阻为30Ω）
b．定值电阻R0（阻值为6Ω）
c．电阻箱R（最大阻值为99.9Ω）
d．开关和若干导线
该同学正确操作后，记录了若干组电阻箱的阻值R和电流表A的示数I，根据这些数据画出R—图象如图乙所示。该电源的电动势E=__________V、内阻r=__________Ω。（结果均保留两位有效数字）
人教版物理选修3-1
2.10实验：测定电池的电动势和内阻同步训练
参考答案
1．C
【解析】
A、根据两组测量数据可以算出一组E，r值，但不能减少偶然误差，故A错误；
B.
原理可行，但不符合题目中“直观、简便”的要求，故B错误；
C.
采用图象法处理实验数据，直观、同时减小了偶然误差，故C正确；
D.
该做法是错误的，不能求出I、U的平均值，然后应用欧姆定律求出电阻阻值，故D错误；
故选C．
2．D
【解析】
图甲中可用
E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)
求得电源的电动势和内电阻；图乙中可用
E＝U1＋r，E＝U2＋r
求得电源的电动势和内电阻；而图丙中可用
E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r
求得电源的电动势和内电阻；三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D项正确，ABC三项错误．
3．A
【解析】
设电压表的内阻为，由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流
电压表示数
则
因、为定值，所以与的间的关系是一次函数关系，由图象可知A正确，BCD错误。
4．A
【解析】
ACD．由闭合电路欧姆定律可知：
由数学知识可知，纵轴截距为电源的电动势，故电动势为；图象的斜率表示电源的内阻，即：
故A正确，C错误，D错误；
B．当外电路电阻时，外电路短路，短路电流为：
故B错误。
故选A。
5．A
【解析】
由图可知，图象与纵坐标的交点为电动势，所以，由图可知，直线的斜率绝对值代表的是电源的内阻的大小，所以A正确．
6．C
【解析】
因为偶然误差可以忽略，所以据、和、可得：、即电动势的测量值等于真实值，内电阻的测量值大于真实值，测量误差的产生原因是电流表有内阻．故C项正确，ABD三项错误．
7．D
【解析】
AB.甲图的电压表测量电源的路端电压，则其U－I图象的斜率绝对值表示电源内阻和电压表内阻并联之后的阻值，而乙图中U－I图象的斜率绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和，所以乙图对应的图象斜率绝对值大些，故由甲电路所描绘的图线是b，由乙电路所描绘的图线是a，故A、B错误；
CD.电源的U－I图象与纵轴的交点坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源的内阻，则由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为，由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为，故C错误，D正确.
8．D
【解析】
AB.根据，解得，图线的斜率与电源的电动势相等，故，纵轴截距表示内阻，所以内阻，故AB错误。
C.
断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；有，代入数据解得：，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8
A,则有：，解得，故C错误。
D.由于与电源内阻相等，又知当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，当外电阻大于内阻时，随着外电阻的减小，电源输出功率增大，断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大，故D正确。
9．5.0
9.0
0.69
9.0
【解析】
由图可知，电源电动势为E=5.0V；
内阻
．当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即当R=r=9.0Ω时电源输出功率最大，最大输出功率为
10．B
D
2.70
100（98.0~102）
【解析】
由给出的图线可知，电流表和电阻串联充当电压表，因此需要内阻已知，应选用B；
由电路图可知
则电阻应选用D。
根据电路图可知，电流表（量程为，内阻为）的内阻等于（阻值为）的2倍，若设电流表的读数为，则电阻的电流为，则此分支路的电流为,则根据闭合电路的欧姆定律
即
由图像可知
解得
11．
10.0
B
6.25
3.75
【解析】
根据原理图，补充完成实物图如图
由题意可知，使电流表指针指示在满刻度的三分之二处，说明电阻箱R2的电流为电流表满偏的三分之一，则有
解得
为了减小电流表的读数误差，应使电流表示数尽量大此，当电流表满偏时，电路中的阻值约为
由于电流表的内阻为10.0，则
故AC错误，B正确；
由实验原理得
整理得
则由图线的斜率得
解得
由图线的截距得
解得
12．12
1.0
【解析】
由闭合电路的欧姆定律可得
即
代入数据解得
即
由图可知斜率
解得
由图像得
解得
2.10实验：测定电池的电动势和内阻同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
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
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电阻r
2．如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路，电路中、为已知阻值的电阻，下列说法中正确的是
A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻
3．利用右图所示的电路可以测量出电压表的电阻，R为电阻箱，电源电压恒定不变，当R取不同阻值时，电压表均对应有不同读数U，多次改变电阻箱的阻值，所得到的图象为下图中的哪一个（
）
A．
B．
C．
D．
4．在测电源的电动势和内阻时。某次实验记录数据画出U-I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是（
）
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=3V
B．横轴截距表示短路电流，即I短=0.6A
C．根据，计算出待测电源内阻为5Ω
D．该实验中电源的内阻为2Ω
5．如图所示是利用伏安法测量电源电动势和内电阻时作出的图象由此可知，这两节干电池的电动势和内电阻相比较
A．，
B．，
C．，
D．，
6．用如图所示电路（为标准定值电阻）测定电池的电动势和内电阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则下列说法中正确的是（
）
A．电动势的测量值小于真实值．
B．内电阻的测量值小于真实值．
C．测量误差的产生原因是电流表具有内电阻．
D．测量误差的产生原因是测量次数少，不能用图象法求电池的电动势和内电阻．
7．王羽同学在测量电源电动势及内阻的实验中，把实物分别连成如图所示的甲、乙两种电路，然后在同一坐标系中分别作出如图丙所示的两条图线a与b，则下列说法正确的是.（
）
A．由甲电路所描绘的图线是a
B．由乙电路所描绘的图线是b
C．由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为3.0Ω
D．由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为0.90Ω
8．如图甲所示，R
为电阻箱(0～99.9Ω)，置于阻值最大位置，为末知电阻。断开，闭合，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I的值，并依据R、I值作出了如图乙所示的图线；断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；保持电阻箱上各旋钮的位置不变，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8
A。据以上数据可知(电流表内阻不计)
A．电源电动势为3.0V
B．电源内阻为2Ω
C．R.的阻值为2Ω
D．断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大
二、实验探究题
9．在实验室，物理兴趣小组同学首先采用了伏安法测量了一电源的电动势和内阻。
（1）在伏安法测电源电动势和内阻的实验中，若电流表内阻为1Ω，按如图甲所示电路进行实验，根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图乙所示的U-I图象，则电源的电动势E=_________V、内阻r=_________Ω。（结果均保留两位有效数字）
（2）将该电源和滑动变阻器R（阻值范围为0～20Ω）连接成如图丙所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器R的阻值。在R的变化范围内，电源的最大输出电功率为_________W，此时滑动变阻器R接入电路的电阻为_________Ω。（结果均保留两位有效数字）
10．硅光电池是一种将光能转化为电能的器件，某同学根据图甲所示电路用一定强度的光照射硅光电池测量硅光电池的电动势E和内阻r，实验室可提供的器材如下：
A．硅光电池E：电动势约为3V，内阻约为；
B．电流表量程为0.1mA，内阻为；
C．电流表：量程为10mA，内阻为；
D．定值电阻：阻值为；
E．定值电阻：阻值为；
F．滑动变阻器：最大阻值为，允许最大电流为1A；
G．开关一个，导线若干。
(1)根据器材规格和实验要求，为使实验结果尽可能准确，电流表A1应选用_____，电阻R1应选用____（填写器材前的字母）；
(2)调节滑动变阻器，分别读出电流表A1的示数I1和电流表A2的示数I2，并作出I1—I2图像如图乙所示，则该电池的电动势为__________V、内阻为__________Ω。（结果均保留三位有效数字）
11．某同学从遥控无人机上拆下一块电池组，发现这块电池组由三节电池串联而成，标称电压是6V。他发现这种电池标称电压与普通干电池的标称电压不同，决定在实验室测量其电动势和内阻。实验室可用的器材有：电流表A（0~100mA），电阻箱R1和R2（最大阻值均为9999.9Ω），开关两只s1和s2，导线若干。
按照以下步骤完成实验：
(1)首先，该同学用图甲所示电路测量电流表内阻，请用画线代替导线将图乙电路补充完整_________。
(2)断开s1和s2，将R1的阻值调到最大值，再闭合sl，调节R1的阻值，使电流表指针指示在满刻度处；然后闭合S2，调节R2的阻值，使电流表指针指示在满刻度的三分之二处，此时R2的读数为20.0Ω，则电流表内阻为________Ω。
(3)接着，该同学将电池组、电流表、两个电阻箱、一只开关连接成如图丙所示的电路。将R2调到某一合适的阻值后保持不动，闭合开关，调节电阻箱R1，读出对应的电流值，多次调节R1，得到多组数据。该同学调节R2的合适阻值为________。
A．10.0Ω
B．50.0Ω
C．300.0Ω
(4)最后，该同学以R1为横坐标，为纵坐标，建立坐标系，根据测得的数据得到如图丁所示图线，图线的斜率k为0.16，纵轴截距b为10.2，则该电池组的电动势为____V，内阻为________Ω。
12．某同学利用图甲所示电路测量一电源的电动势和内阻。实验室提供的器材有：
a．电流表A（量程为100mA，内阻为30Ω）
b．定值电阻R0（阻值为6Ω）
c．电阻箱R（最大阻值为99.9Ω）
d．开关和若干导线
该同学正确操作后，记录了若干组电阻箱的阻值R和电流表A的示数I，根据这些数据画出R—图象如图乙所示。该电源的电动势E=__________V、内阻r=__________Ω。（结果均保留两位有效数字）
人教版物理选修3-1
2.10实验：测定电池的电动势和内阻同步训练
参考答案
1．C
【解析】
A、根据两组测量数据可以算出一组E，r值，但不能减少偶然误差，故A错误；
B.
原理可行，但不符合题目中“直观、简便”的要求，故B错误；
C.
采用图象法处理实验数据，直观、同时减小了偶然误差，故C正确；
D.
该做法是错误的，不能求出I、U的平均值，然后应用欧姆定律求出电阻阻值，故D错误；
故选C．
2．D
【解析】
图甲中可用
E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)
求得电源的电动势和内电阻；图乙中可用
E＝U1＋r，E＝U2＋r
求得电源的电动势和内电阻；而图丙中可用
E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r
求得电源的电动势和内电阻；三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D项正确，ABC三项错误．
3．A
【解析】
设电压表的内阻为，由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流
电压表示数
则
因、为定值，所以与的间的关系是一次函数关系，由图象可知A正确，BCD错误。
4．A
【解析】
ACD．由闭合电路欧姆定律可知：
由数学知识可知，纵轴截距为电源的电动势，故电动势为；图象的斜率表示电源的内阻，即：
故A正确，C错误，D错误；
B．当外电路电阻时，外电路短路，短路电流为：
故B错误。
故选A。
5．A
【解析】
由图可知，图象与纵坐标的交点为电动势，所以，由图可知，直线的斜率绝对值代表的是电源的内阻的大小，所以A正确．
6．C
【解析】
因为偶然误差可以忽略，所以据、和、可得：、即电动势的测量值等于真实值，内电阻的测量值大于真实值，测量误差的产生原因是电流表有内阻．故C项正确，ABD三项错误．
7．D
【解析】
AB.甲图的电压表测量电源的路端电压，则其U－I图象的斜率绝对值表示电源内阻和电压表内阻并联之后的阻值，而乙图中U－I图象的斜率绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和，所以乙图对应的图象斜率绝对值大些，故由甲电路所描绘的图线是b，由乙电路所描绘的图线是a，故A、B错误；
CD.电源的U－I图象与纵轴的交点坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源的内阻，则由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为，由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为，故C错误，D正确.
8．D
【解析】
AB.根据，解得，图线的斜率与电源的电动势相等，故，纵轴截距表示内阻，所以内阻，故AB错误。
C.
断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；有，代入数据解得：，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8
A,则有：，解得，故C错误。
D.由于与电源内阻相等，又知当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，当外电阻大于内阻时，随着外电阻的减小，电源输出功率增大，断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大，故D正确。
9．5.0
9.0
0.69
9.0
【解析】
由图可知，电源电动势为E=5.0V；
内阻
．当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即当R=r=9.0Ω时电源输出功率最大，最大输出功率为
10．B
D
2.70
100（98.0~102）
【解析】
由给出的图线可知，电流表和电阻串联充当电压表，因此需要内阻已知，应选用B；
由电路图可知
则电阻应选用D。
根据电路图可知，电流表（量程为，内阻为）的内阻等于（阻值为）的2倍，若设电流表的读数为，则电阻的电流为，则此分支路的电流为,则根据闭合电路的欧姆定律
即
由图像可知
解得
11．
10.0
B
6.25
3.75
【解析】
根据原理图，补充完成实物图如图
由题意可知，使电流表指针指示在满刻度的三分之二处，说明电阻箱R2的电流为电流表满偏的三分之一，则有
解得
为了减小电流表的读数误差，应使电流表示数尽量大此，当电流表满偏时，电路中的阻值约为
由于电流表的内阻为10.0，则
故AC错误，B正确；
由实验原理得
整理得
则由图线的斜率得
解得
由图线的截距得
解得
12．12
1.0
【解析】
由闭合电路的欧姆定律可得
即
代入数据解得
即
由图可知斜率
解得
由图像得
解得