人教版（2019）高二物理必修第三册同步课时作业 （20）实验：电池电动势和内阻的测量

2020-2021学年高二物理人教版（2019）必修第三册同步课时作业
（20）实验：电池电动势和内阻的测量
一，选择题
1.用伏安法测一节干电池的电动势和内阻r,实验中可供选择的电压表有两个,量程分别为、,滑动变阻器两个,规格分别为、,应选用的电压表和滑动变阻器分别为(
)
A.
B.
C.
D.
2.(多选)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法中错误的是(　　)
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
3.为了测出电源的电动势和内阻,除待测电源、开关和导线以外,配合下列哪组仪器,不能达到实验目的(
)
A.—个电流表和一个电阻箱
B.—个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器
C.一个电压表和一个电阻箱
D.—个电流表和一个变阻器
4.用如图所示电路测电源的电动势和内阻,关于误差的说法正确的是(
)
A.由于电流表的分压作用,使内阻的测量值小于真实值
B.由于电压表的分流作用,使内阻的测量值小于真实值
C.测出的电动势等于真实值
D.测出的电动势比真实值小
5.用如图所示的电路测量电池电动势和内阻时,若有两只电压表量程相同,内阻分别为,且;两只电流表量程相同,内阻分别为,且,在实验中,为了使的测量值更精确一些,选择的电表应该是(
)
A.与
B.与
C.与
D.与
6.(多选)用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图所示的U－I图线，由图乙可知(　　)
A.电池电动势的测量值是1.40
V
B.电池内阻的测量值是3.50
Ω
C.外电路发生短路时的电流为0.40
A
D.电压表的示数为1.20
V时电流表的示数I′＝0.20
A
二，填空题
7.某实验小组设计了如图甲所示的电路来测量一蓄电池的电动势和内阻，接入电路中的电阻箱只用“”倍率（单位Ω，如图乙所示）。闭合开关S，改变电阻箱接入电路的阻值，使旋钮沿顺时针方向旋转，分别指向1、2、3、4、5、6，读出6组对应的电压值。然后以（电压表读数的倒数）为纵轴、（电阻箱接入电路的阻值的倒数）为横轴建立坐标系，根据实验记录数据描点连线，得到如图丙所示的图象。
回答下列问题：
（1）该小组设计的电路中，接入定值电阻有何作用？________________________。
（2）用E和r分别表示蓄电池的电动势和内阻，则与的关系式为_____________。
（3）根据图丙求得蓄电池的电动势_______V，内阻________Ω。（用表示）
（4）该小组通过此电路测得的蓄电池的电动势的值与真实值相比_________（填“偏大”“偏小”或“不变”）
8.某学习小组设计了如图甲所示的电路测量电源电动势E和内阻r。实验器材有：待测电源，电流表A(量程为0.6
A，内阻不计)，电阻箱R，开关S，导线若干。闭合S，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流I，由测得的数据绘出了如图乙所示的－R图线，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
9.用电流表、电压表测电源(两节干电池)的电动势E和内阻r,所给的器材有:
A.电压表
B.电流表
C.滑动变阻器(最大阻值为)
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.开关S和导线若干
1.实验中电压表量程应选择___________(填“”或“”)V,电流表量程应选择___________(填“”或“”)A,滑动变阻器应选择__________(填选项前的字母).
2.学生选择合适的量程和器材,按图甲所示连接电路,作出了如图乙所示的图线,根据图线求得电源的电动势_________V,内阻__________Ω(结果保留两位有效数字)
10.用如图所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻。除开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
电流表(量程0～0.6
A，0～3
A)
电压表(量程0～3
V，0～15
V)
滑动变阻器R1(阻值范围0～20
Ω，额定电流2
A)
滑动变阻器R2(阻值范围0～100
Ω，额定电流1
A)
(1)为提高测量精度，电流表应选用的量程是________A，电压表应选用的量程是________V；为多测量几组数据，滑动变阻器应选用________(填写滑动变阻器符号)；
(2)实验开始前，滑动变阻器的滑动触头P应移到____________端(选填“a”或“b”)；
(3)改变滑动变阻器R的阻值，测出6组U和I的值如下表所示。其中5组数据的对应点已经标在坐标纸上，请在坐标纸上标出第二组数据的对应点，并画出U－I图线。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
电流I/A
0.120
0.140
0.240
0.300
0.360
0.420
(4)由图像求得电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(保留到小数点后两位)
11.在“测定电源电动势和内阻”的实验中:
（1）若根据实验数据作出图甲所示的图象,则该电池的电动势________V,内阻_________Ω.
（2）若实验电路如图乙所示,由于电压表、电流表均不是理想电表,则电源电动势的测量值将__________真实值,内阻的测量值将___________真实值.(均填“大于”“等于”或“小于”)
（3）请根据电路图在图丙中连接实物图.
12.实验室中准备了下列器材：
A.待测干电池(电动势约为1.5
V，内阻约为1.0
Ω)
B.电流表A1(满偏电流1.5
mA，内阻为10
Ω)
C.电流表A2(量程0～0.60
A，内阻约为0.10
Ω)
D.电压表V(量程0～15
V，内阻约为10
kΩ)
E.滑动变阻器R1(0～20
Ω，2
A)
F.滑动变阻器R2(0～100
Ω，1
A)
G.电阻箱R3：最大阻值为999.9
Ω，允许通过的最大电流是0.6
A
H.开关一个，导线若干
(1)若要将电流表A1改装成量程为1.5
V的电压表，需给该电流表串联一个________Ω的电阻。
(2)为了测量电池的电动势和内阻，小明按图(a)设计好了测量的电路图，在图(a)中，甲是________，乙是________。(填器材前面的序号)
(3)为了能较为准确地进行测量和操作方便，图(a)所示的测量电路中，滑动变阻器应选________(填器材前面的序号)。
(4)图(b)为小明根据图(a)的测量电路测得的实验数据作出的I1－I2图线(I1为电表乙的示数，I2为电表甲的示数)，由该图线可得：被测干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(保留2位小数)
答案以及解析
1.答案：B
解析：干电池的电动势约为1.5V,因此电压表应选用的量程为;干电池内阻约为几欧,为了调节方便并减小误差,滑动变阻器应选用最大阻值为的,故选B.
2.答案：BD
3.答案：D
解析：测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律,用电压表测量路端电压U,用电流表测量电流I,利用滑动变阻器调节外电阻,改变路端电压和电流,实现多次测量,即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电动势和内阻.也可以在没有电压表的情况下,用一个电流表和一个电阻箱组合测量,电阻箱可以读出阻值,由可求出路端电压,或用电压表和电阻箱组合,由电压表读数U与电阻箱读数R之比求出电流.故A、B、C能达到实验目的,D不能.本题选不能测电源电动势和内阻的,故选D.
4.答案：BD
解析：由图示可得,电压表测路端电压,但由于电压表的分流作用,使电流表的测量值小于真实值,实验误差是由于电压表的分流造成的;当外电路短路时,电压表不分流,故短路电流相同;而测量的电流值要小于真实值,故作出测量值和真实值的图象如图所示.由图象可知,电源电动势测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值,故B、D正确,A、C错误.
5.答案：AB
解析：根据闭合电路欧姆定律应有:,所以为减小误差,要求电压表的分流应尽量小,由可知,电压表内阻应尽量大,即电压表应选,电流表内阻对实验没有影响,选择均可以,故A、B正确.
6.答案：AD
解析　图像与纵坐标的交点为电池的电动势E＝1.40
V；电池的内阻r＝||＝
Ω＝1
Ω；根据E＝U＋I′r，代入数据得I′＝＝
A＝
0.20
A，故A、D正确。
7.答案：（1）使实验中电压表示数变化明显，同时又保护电路
（2）
（3）
（4）偏小
解析：（1）要使实验中电压表示数变化明显，同时又保护电路，电路中需接入适当阻值的定值电阻。
（2）根据闭合电路欧姆定律可知，变形可得。
（3）根据图丙有，解得。
（4）由于电压表的分流，通过此电路测得的蓄电池电动势的值比真实值小。
8.答案：1.5　3.0
解析　由闭合电路欧姆定律可知I＝，即＝＋；－R图像的斜率为
V－1＝，解得E＝1.5
V；纵截距＝2.0
A－1，解得r＝3.0
Ω。
9.答案：1.;;C
2.3.0;3.6
解析：1.由于电源电动势约3V,电压表的量程应选择;实验中,电流不宜过大,电流表的程应选择;干电池内阻一般为几欧姆,不太大,为调节电压、电流方便,滑动变阻器应选择最大阻值为的C.
2.根据闭合电路欧姆定律,可得.电源图线与纵轴的交点等于电源电动势,故电源电动势等于3.0V;电源图线斜率的绝对值等于电源内阻,则.
10.答案　(1)0～0.6　0～3　R1　(2)a
(3)如图所示
(4)1.45　0.83(0.81～0.85均可)
11.答案：（1）50;0.50
（2）小于;小于
（3）见解析
解析：（1）根据,则图象与纵轴交点纵坐标值表示电源电动势,则;图象斜率绝对值表示电源内阻,则.
（2）由题图乙所示电路图可知,当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,除此之外,由于电压表的分流作用,电流的测量值均小于真实值,电源的图象如图甲所示,由图象可知,电源电动势的测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值.
（3）如图乙所示.
12.答案：(1)990　(2)C　B　(3)E　(4)1.46　0.76
解析　(1)电流表的内阻为10
Ω；满偏电压为Um＝1.5×10－3×10
V＝1.5×10－2
V；若改装成1.5
V的电压表，则应串联的电阻为R＝
Ω＝990
Ω；
(2)根据题意可知，乙为电流表B与电阻箱结合作为电压表使用，甲为电流表C，作为电流表使用；
(3)因内阻较小，故滑动变阻器略大于内阻即可，故滑动变阻器选择E；
(4)由闭合电路欧姆定律可得I1(R3＋RA)＝E－I2r
变形得I1＝－I2。
由数学知识可得：图像中的|k|＝，b＝
由图可知，b＝1.46
mA
|k|＝×10－3＝0.75×10－3
故解得E＝1.46
V(1.45～1.48)，r＝0.76
Ω(0.75～0.78)。
②根据闭合电路欧姆定律得,,
联立解得,.