人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
2.10实验
测定电源的电动势和内阻（原卷版）
链接高考
用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5
V,内电阻约1
Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:
A.电流表:量程0.6
A,内电阻约1
Ω
B.电流表:量程3
A,内电阻约0.2
Ω
C.电压表:量程3
V,内电阻约30
kΩ
D.电压表:量程6
V,内电阻约60
kΩ
E.滑动变阻器:0~1
000
Ω,额定电流0.5
A
F.滑动变阻器:0~20
Ω,额定电流2
A
①为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (均填仪器的字母代号)。?
②如图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将 和 相连、 和 相连、 和 相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。?
③实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图像法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以 为纵坐标,以 为横坐标。?
利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。?
图1
(2)现有电流表(0~0.6
A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15
V)
B.电压表(0~3
V)
C.滑动变阻器(0~50
Ω)
D.滑动变阻器(0~500
Ω)
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)?
(3)某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I(A)
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
图2
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。?
思路点拨 解答本题时可按以下思路分析:
现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有:电流表,内阻为1.00
Ω;电压表;阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5;开关S;一端连有鳄鱼夹P的导线1,其他导线若干。某同学设计的测量电路如图(a)所示。
图(a)
(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端。
图(b)
(2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。数据如表所示。根据表中数据,在图(c)中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出U-I图线。
I(mA)
193
153
111
69
30
U(V)
2.51
2.59
2.68
2.76
2.84
图(c)
(3)根据U-I图线求出电源的电动势E= V,内阻r= Ω。(保留2位小数)?
基础过关
(多选)在测定电池的电动势和内电阻的实验中,待测电池、开关和导线,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的( )
A.一只电流表和一个电阻箱
B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C.一只电压表和一个电阻箱
D.一只电流表和一个滑动变阻器
(多选)用图象法求电源的电动势和内阻时,需要描点,就是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点,以下说法正确的是( )
A.这些点应当准确地分布在一条直线上,即U-I图线应通过每个点
B.这些点应当基本在一条直线上,由于偶然误差不能避免,所以U-I图线不可能通过每一个点
C.在画U-I图线时应当使它通过尽可能多的描出的点
D.不在U-I图线上的点应大致均匀地分布在图线的两侧
E.个别偏离直线太远的点,应当舍去
(多选)如图是根据某次实验记录数据画出的U-I图象,下列关于这个图象的说法中正确的是( )
A.纵轴截距表示电源的电动势,即E=3.0
V
B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6
A
C.根据r=,计算出待测电源内阻为5
Ω
D.根据r=,计算出待测电源内阻为1
Ω
7.
(多选)在用图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中,若有两只电压表V1和V2量程相同,内阻RV1>RV2;两只电流表A1、A2量程相同,内阻RA1>RA2,在该实验中,为了使E、r的测量精确些,选择的电表可以是( )
A.V1和A2
B.V2和A2
C.V2和A1
D.V1和A1
8.
如图所示,在用一只电压表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中,由于未考虑电压表内阻,其测量值E和r与真实值E0与r0相比较,正确的是( )
A.EB.E=E0,rC.E>E0,r>r0
D.E>E0,r用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的器材有:
A.电压表:0~3~15
V;
B.电流表:0~0.6~3
A;
C.滑动变阻器R1(总电阻20
Ω);
D.滑动变阻器R2(总电阻100
Ω);
E.开关S和导线若干。
(1)为完成本实验,电压表的量程选 ,电流表的量程选 ,滑动变阻器选 。?
(2)在虚线框内画出实验电路图。
(3)如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出E= V,r= Ω。?
(4)若只选用两组数据,用闭合电路的欧姆定律算出E、r,有可能误差较大。若选用第 和第 组数据误差最大。?
10.
某研究性学习小组利用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。?
11.
“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验,供选用的器材有:
A.电流表(量程0~0.6
A,RA=1
Ω)
B.电流表(量程0~3
A,RA=0.6
Ω)
C.电压表(量程0~3
V,RV=5
kΩ)
D.电压表(量程0~15
V,RV=10
kΩ)
E.滑动变阻器(0~10
Ω,额定电流1.5
A)
F.滑动变阻器(0~2
kΩ,额定电流0.2
A)
G.待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干
(1)请在虚线框中画出本实验的实验电路图。
(2)电路中电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(用字母代号填写)?
(3)如图所示为实验所需器材,请按实验原理图连接成正确的实验电路。
高考模拟
下列给出多种用伏安法测定电源电动势和内阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,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.测出多组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内阻r
(多选)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,下列说法正确的是( )
A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表读数变化明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.使滑动变阻器阻值尽量大一些,测量误差才小
如图所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内阻的电路。电路中R1、R2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阻
B.只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻
C.只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻
D.三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻
用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻,提供的器材如图甲所示。
(1)用笔画线代替导线把图甲所示的实物连接成测量电路。(两节干电池串联作为电源,图中有部分线路已连接好)
(2)图乙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,按照这些实验值作出U-I图线,由此图线求得的电源电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留小数点后两位数字)?
16.
在测量电源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/Ω
1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
(3)根据实验数据描点,绘出的-R图象是一条直线。若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E= ,内阻r= 。(用k、b和R0表示)?
17.
张华要测量一电源的电动势E和内阻r,实验器材有:一只DIS电流传感器(可视为理想电流表,测得的电流用I表示),一只电阻箱(阻值用R表示),一只开关和导线若干。该同学设计了如图所示的电路进行实验和采集数据。
(1)张华设计该实验的原理表达式是 (用E、r、I、R表示);?
(2)张华在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至 (选填“最大值”、“最小值”或“任意值”),在实验过程中,将电阻箱调至如图所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为 Ω;?
(3)张华根据实验采集到的数据作出如图所示的-R图象,则由图象求得,该电源的电动势E= V,内阻r= Ω
(结果均保留两位有效数字)。?人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
2.10实验
测定电源的电动势和内阻（解析版）
链接高考
用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5
V,内电阻约1
Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:
A.电流表:量程0.6
A,内电阻约1
Ω
B.电流表:量程3
A,内电阻约0.2
Ω
C.电压表:量程3
V,内电阻约30
kΩ
D.电压表:量程6
V,内电阻约60
kΩ
E.滑动变阻器:0~1
000
Ω,额定电流0.5
A
F.滑动变阻器:0~20
Ω,额定电流2
A
①为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (均填仪器的字母代号)。?
②如图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将 和 相连、 和 相连、 和 相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。?
③实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图像法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以 为纵坐标,以 为横坐标。?
【答案】①A D F ②a d c g f h ③见解析
【解析】①为了防止电源急剧放电时产生极化现象而引起电动势的下降,一般在测电源电动势与内电阻时,电源的放电电流控制在0.5
A以内,故电流表应选用A;因三节干电池的总电动势约为4.5
V,故选用量程是6
V的电压表D;总阻值为20
Ω的滑动变阻器F可使电路中的最小电流约为Imin==0.225
A,而滑动变阻器E阻值太大,故滑动变阻器应选用F。
②因电流表内阻rA≈1
Ω与电源内阻大致相等且未知,故需采用电流表外接法,以避免电流表内阻引起的系统误差,原理图如图,
故需将a与d、c与g、f与h相连。
③用伏阻法测电源电动势与内电阻时,由闭合电路欧姆定律有E=U+r,由此可得=+·(或=·-)、U=E-r·(或=-U)、=·R+(或R=E·-r),故可以得到-、U-、-R等线性图线。
利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。?
图1
(2)现有电流表(0~0.6
A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15
V)
B.电压表(0~3
V)
C.滑动变阻器(0~50
Ω)
D.滑动变阻器(0~500
Ω)
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)?
(3)某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I(A)
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
图2
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。?
思路点拨 解答本题时可按以下思路分析:
【答案】(1)甲 (2)B C
(3)如图所示
(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85)
【解析】(1)干电池内电阻较小,远小于电压表内阻,选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小。(2)一节干电池的电动势只有1.5
V
左右,故电压表应选用量程较小的B,干电池的内电阻一般只有零点几欧或几欧,为调节方便,滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小的C。(3)作图过程略,图见答案。(4)由U=E-Ir知U-I图线在U轴上的截距表示E、斜率的绝对值表示r,由图线可得E=1.50
V,r=0.83
Ω。
现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有:电流表,内阻为1.00
Ω;电压表;阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5;开关S;一端连有鳄鱼夹P的导线1,其他导线若干。某同学设计的测量电路如图(a)所示。
图(a)
(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端。
图(b)
(2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。数据如表所示。根据表中数据,在图(c)中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出U-I图线。
I(mA)
193
153
111
69
30
U(V)
2.51
2.59
2.68
2.76
2.84
图(c)
(3)根据U-I图线求出电源的电动势E= V,内阻r= Ω。(保留2位小数)?
【答案】(1)连线如图所示
(2)U-I图线如图所示
(3)2.90(在2.89~2.91之间均给分)
1.03(在0.93~1.13之间均给分)
【解析】(1)见答案图,可先从原理图中选取一个回路如电源、电流表、电压表、开关进行连接,R1并联于电压表两端,最后再将R2至R5依次串联后再与R1串联。(2)作图过程略,图见答案。(3)由U=E-I(RA+r)可知图中U-I图线的纵截距b=E、斜率的绝对值k=RA+r,故由图可得E=b=2.90
V,r=k-RA=2.03
Ω-1.00
Ω=1.03
Ω。
基础过关
(多选)在测定电池的电动势和内电阻的实验中,待测电池、开关和导线,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的( )
A.一只电流表和一个电阻箱
B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C.一只电压表和一个电阻箱
D.一只电流表和一个滑动变阻器
【答案】ABC
【解析】采用A选项,原理:E=I1R1+I1r,E=I2R2+I2r联立可求得。采用B选项,原理:E=U1+I1r,E=U2+I2r联立可求得。采用C选项,原理:E=U1+r,E=U2+r联立可求得。而D选项采用的滑动变阻器因不知其阻值,所以无法求得。
(多选)用图象法求电源的电动势和内阻时,需要描点,就是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点,以下说法正确的是( )
A.这些点应当准确地分布在一条直线上,即U-I图线应通过每个点
B.这些点应当基本在一条直线上,由于偶然误差不能避免,所以U-I图线不可能通过每一个点
C.在画U-I图线时应当使它通过尽可能多的描出的点
D.不在U-I图线上的点应大致均匀地分布在图线的两侧
E.个别偏离直线太远的点,应当舍去
【答案】BCDE
【解析】用图象法求电动势和内阻时,从理论上严格地说U-I图线应该是一条直线,但由于偶然误差存在,这些点不可能在一条直线上,只能近似在一条直线上。因此画U-I图线时这样处理:使直线尽可
能多地通过所描的点,不在直线上的点大致均匀分布在左右两侧,若个别点离直线较远,说明测量时发生较大误差,这样的点应舍去。综上所述,B、C、D、E正确。
(多选)如图是根据某次实验记录数据画出的U-I图象,下列关于这个图象的说法中正确的是( )
A.纵轴截距表示电源的电动势,即E=3.0
V
B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6
A
C.根据r=,计算出待测电源内阻为5
Ω
D.根据r=,计算出待测电源内阻为1
Ω
【答案】AD
【解析】在U-I图象中,纵轴截距对应的电流为零,即断路时的电压,在数值上等于电源电动势,A正确;本题图中横轴截距对应的路端电压为2.4
V,此时电路没有短路,计算内阻时只能利用公式r=,而不能用r=,D正确。
7.
(多选)在用图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中,若有两只电压表V1和V2量程相同,内阻RV1>RV2;两只电流表A1、A2量程相同,内阻RA1>RA2,在该实验中,为了使E、r的测量精确些,选择的电表可以是( )
A.V1和A2
B.V2和A2
C.V2和A1
D.V1和A1
【答案】AD
【解析】本题实验中电压表与电池并联,测量的结果应是二者并联后的电动势和内阻,为减少电压表的影响,应选内阻大的电压表。外电路中电流表与电阻串联,实验中不要求知道电阻的阻值,将电流表和电阻合二为一即可,电流表测的就是它们的真实电流,因此对电流表内阻要求不太严格。
8.
如图所示,在用一只电压表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中,由于未考虑电压表内阻,其测量值E和r与真实值E0与r0相比较,正确的是( )
A.EB.E=E0,rC.E>E0,r>r0
D.E>E0,r【答案】A
【解析】本题的实验中,电压表与电源并联,实验测得的是二者并联后的电动势和内阻。由于电压表内阻不可能是无限大,外电路断路时电压表两端电压略小于电动势,则E用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的器材有:
A.电压表:0~3~15
V;
B.电流表:0~0.6~3
A;
C.滑动变阻器R1(总电阻20
Ω);
D.滑动变阻器R2(总电阻100
Ω);
E.开关S和导线若干。
(1)为完成本实验,电压表的量程选 ,电流表的量程选 ,滑动变阻器选 。?
(2)在虚线框内画出实验电路图。
(3)如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出E= V,r= Ω。?
(4)若只选用两组数据,用闭合电路的欧姆定律算出E、r,有可能误差较大。若选用第 和第 组数据误差最大。?
【答案】(1)0~3
V 0~0.6
A R1
(2)图见解析
(3)图见解析 1.5(1.47~1.52) 0.5(0.47~0.52)
(4)5 6
【解析】(1)因一节干电池的电动势约为1.5
V,所以电压表量程选0~3
V,电流表量程选0~0.6
A,为方便操作,滑动变阻器选R1。
(2)为减小实验误差,伏安法测干电池的电动势和内电阻的电路图如图所示。
(3)作一条直线,让尽可能多的点落在直线上,未落在直线上的点均匀分布在直线的两侧(如图所示),从图中可知E=1.5(1.47~1.52)V,r=0.5(0.47~0.52)Ω。
(4)选取第5和第6组数据,根据闭合电路的欧姆定律,因电压变化较小,而电流变化较大,这样计算得出的E和r误差较大。
10.
某研究性学习小组利用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。?
【答案】2.9 0.9
【解析】由E=I(R+r)得R=-r,则R-图线的斜率即为电池组的电动势大小,即E=2.9
V,图象纵轴截距的绝对值为电池组的内阻
r=0.9
Ω。
11.
“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验,供选用的器材有:
A.电流表(量程0~0.6
A,RA=1
Ω)
B.电流表(量程0~3
A,RA=0.6
Ω)
C.电压表(量程0~3
V,RV=5
kΩ)
D.电压表(量程0~15
V,RV=10
kΩ)
E.滑动变阻器(0~10
Ω,额定电流1.5
A)
F.滑动变阻器(0~2
kΩ,额定电流0.2
A)
G.待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干
(1)请在虚线框中画出本实验的实验电路图。
(2)电路中电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(用字母代号填写)?
(3)如图所示为实验所需器材,请按实验原理图连接成正确的实验电路。
【答案】(1)如图所示
(2)A C E
(3)如图所示
【解析】(1)电路图如答案图所示。
(2)考虑到待测电源只有一节干电池,所以电压表应选C;放电电流又不能太大,一般不超过0.5
A,所以电流表应选A;滑动变阻器不能选择阻值太大的,从允许最大电流和减小实验误差的角度来看,应选择电阻较小额定电流较大的滑动变阻器E。
(3)如答图所示。
高考模拟
下列给出多种用伏安法测定电源电动势和内阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,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.测出多组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内阻r
【答案】C
【解析】A中只测两组数据求出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的平均值是错误的做法。
(多选)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,下列说法正确的是( )
A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表读数变化明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.使滑动变阻器阻值尽量大一些,测量误差才小
【答案】AC
【解析】伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表,滑动变阻器阻值不能太大,如果太大不便于调节。
如图所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内阻的电路。电路中R1、R2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阻
B.只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻
C.只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻
D.三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻
【答案】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阻,图乙中可用E=U1+r、E=U2+r求得电源的电动势和内阻,而图丙中可用E=U1+I1r、E=U2+I2r求得电源的电动势和内阻,故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻,故D正确。
用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻,提供的器材如图甲所示。
(1)用笔画线代替导线把图甲所示的实物连接成测量电路。(两节干电池串联作为电源,图中有部分线路已连接好)
(2)图乙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,按照这些实验值作出U-I图线,由此图线求得的电源电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留小数点后两位数字)?
【答案】(1)测量电路如图所示。
(2)按照实验值作出的U-I图线如图所示
2.95(2.94~2.96均可) 0.71(0.68~0.74均可)
【解析】(1)由于电压表内阻较大,电压表的分流作用对干路电流的测量影响很小,可以不考虑,故电压表应接在干电池两端;注意开关要控制整个电路。
(2)描点连线的原则:使尽可能多的点在直线上,不在直线上的点要均匀分布在直线的两侧。U-I图线中的纵轴的截距表示电源的电动势,即E=2.95
V;斜率的绝对值表示电源的内阻,即r=||=0.71
Ω。
16.
在测量电源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/Ω
1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
(3)根据实验数据描点,绘出的-R图象是一条直线。若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E= ,内阻r= 。(用k、b和R0表示)?
【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的总电阻和分压作用,为了确保仪器的安全,一般将电阻箱的电阻先调到最大值。
(2)由于定值电阻R0=10
Ω,若选用方案1,则电压表的示数较小,示数变化范围也很小,所以选用方案2。
(3)由题意可得E=(R0+R+r),变形为=R+,由题意得斜率k=,纵轴截距b=,解得E=,r=-R0。
17.
张华要测量一电源的电动势E和内阻r,实验器材有:一只DIS电流传感器(可视为理想电流表,测得的电流用I表示),一只电阻箱(阻值用R表示),一只开关和导线若干。该同学设计了如图所示的电路进行实验和采集数据。
(1)张华设计该实验的原理表达式是 (用E、r、I、R表示);?
(2)张华在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至 (选填“最大值”、“最小值”或“任意值”),在实验过程中,将电阻箱调至如图所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为 Ω;?
(3)张华根据实验采集到的数据作出如图所示的-R图象,则由图象求得,该电源的电动势E= V,内阻r= Ω
(结果均保留两位有效数字)。?
【答案】(1)E=I(R+r) (2)最大值 25 (3)6.2(6.0~6.4均可) 2.5(2.4~2.6均可)
【解析】(1)在闭合电路中,E、I、R、r几个量之间的关系是E=I(R+r)。
(2)为了整个电路的安全,开始电流要最小,即电阻箱电阻调到最大值;题图中电阻箱读数为25
Ω。
(3)根据E=I(R+r),推出=+,再结合-R图象可知:图线的斜率为,纵轴截距为,解得E=6.2
V(6.0~6.4
V均可),r=2.5
Ω(2.4~2.6
Ω均可)。
