12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 练习题 （2019）新人教版高中物理必修第三册.docx

1、12.3实验:电池电动势和内阻的测量练习题一、选择题1.采用如图所示的电路,通过改变电路电阻R,测出多组U,I的数据,作出UI图像可以求解出电源的电动势和内阻.某同学考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点,认为本实验是存在系统误差的.关于该实验的系统误差,下列分析正确的是()A.滑动变阻器接入电路的阻值越大,系统误差越小B.滑动变阻器接入电路的阻值大小对系统误差没有影响C.电流表的分压作用导致该实验产生系统误差D.电压表的分流作用导致该实验产生系统误差2.下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法,既能减小偶然误差,又直观、简便的是()A.测出两组I,U的数据,代入方程组E=U

2、1+I1r和E=U2+I2r,求出E和rB.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UI图像,再根据图像求出E,rD.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电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r3.(多选)在用如图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中,若有两只量程相同的电压表V1和V2,内阻RV1RV2;两只量程相同的电流表A1和A2,内阻RA1RA2.为了使E,r的测量精确些,选择的电表可以是()A.V1和A2B.V2和A2C.V2和A1D.V1和A14.用如图(甲)所示的电路来测量电池电动势E和内

3、阻r,根据测得的数据作出如图(乙)所示的UI图线,由图可知()A.电池电动势的测量值为1.40 VB.电池内阻的测量值为3.5 C.外电路发生短路时的电流为0.4 AD.电压表的示数为1.20 V时,电阻R的阻值为0.20 二、非选择题5.(2020四川成都期末)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻,要求尽量减小实验误差.(1)除开关和导线若干外,现还提供以下器材:A.电流表(量程为00.6 A,内阻RA为0.2 )B.电压表(量程为015 V)C.电压表(量程为03 V)D.滑动变阻器(阻值范围为020 )E.滑动变阻器(阻值范围为0200 )实验中电压表应选用,滑动变阻器应选用.

4、(填相应器材前的字母)(2)为了准确测定干电池的电动势和内阻,应选择图中的选填“(甲)”或“(乙)”实验电路.(3)根据实验记录的数据,画出干电池的UI图像,如图所示,则可得干电池的电动势E=,内阻 r=.6.为了测量由两节干电池组成的电源的电动势和内阻,某同学设计了如图(甲)所示的实验电路,其中R为电阻箱,R0=5 为保护电阻.(1)按照图(甲)所示的电路图,将图(乙)所示的实物连接成实验电路.(2)保持开关S断开,调整电阻箱的阻值,再闭合开关S,读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值.多次重复上述操作,可得到多组电压值U及电阻值R.以1U为纵轴,以1R为横轴,画出1U1R的关系图线

5、(该图线为一直线),如图(丙)所示.由图线可求得电池组的电动势E= V,内阻r= .(结果保留两位有效数字)7.在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中:(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、开关及若干导线连接成如图(甲)所示电路.图中导线的A端应接在(选填“B”“C”“D”或“E”)点.(2)实验得到的UI图线如图(乙)中的直线所示,则电池组的电动势为 V,内电阻阻值为 .(3)为了测量定值电阻的阻值,应在图(甲)中将A端重新连接到(选填“B”“C”“D”或“E”)点,所得到的UI关系图线如图(乙)中的直线所示,则定值电阻的阻值为 .8.将铜片和锌片插入水果中可制

6、成水果电池,现要测量番茄电池的电动势和内阻,三位同学一起进行实验研究.(1)甲同学先用量程为03 V的电压表,直接测量番茄电池两极的电压,电压表的示数为0.78 V,则番茄电池的电动势应 (选填“大于”“等于”或“小于”)0.78 V.(2)乙同学用以下器材设计了如图(a)所示的电路:A.电压表(03 V,内阻约3 k)B.电流表(00.6 A,内阻为几欧)C.滑动变阻器(050 )D.开关1个,导线若干闭合开关后,发现左右滑动滑动变阻器的滑片,电流表与电压表都几乎没有示数(经检查,电路无故障),请分析电表无示数的原因是 .(3)丙同学分析乙同学的实验结果后,使用1个电阻箱(09 999 )和

7、1个微安表(0300 A,内阻为RA=100 ),设计了如图(b)所示的实验电路,改变电阻箱的阻值R得到多组微安表的示数I,以R为纵轴,1I为横轴,得到如图(c)所示的图像.根据图像可得到番茄电池的电动势E为 V,内阻r为 .9.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:A.待测的干电池(电动势约为1.5 V,内阻小于1.0 )B.电流表A1(量程03 mA,内阻Rg1=10 )C.电流表A2(量程00.6 A,内阻Rg2=0.1 )D.滑动变阻器R1(020 ,10 A)E.滑动变阻器R2(0200 ,1 A)F.定值电阻R0(990 ) G.开关和导线若干(1)某同学设计了如图

8、(甲)所示的(a),(b)两个实验电路,其中合理的是图;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选.(2)如图为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出的I1I2图线(I1为电流表 A1的示数,I2为电流表 A2的示数),则由图线可得电动势E= V,内阻r= .(内阻r结果保留2位有效数字).10.某一充电宝的产品参数如图(甲)所示.假设充电宝就是跟蓄电池和干电池一样的可移动直流电源.某同学想测量该充电宝在充满电后的电动势和内阻,他剥开充电宝连接线的外绝缘层,里面有四根导线,红导线为充电宝的正极,黑导线为负极,其余两根导线空置不用.实验室还提供了如下器材:A.

9、量程是03 A,内阻约为0.2 的电流表B.量程是06 V,内阻约为6 k的电压表C.量程是015 V,内阻约为30 k的电压表D.阻值为01 k,额定电流为0.5 A的滑动变阻器E.阻值为010 ,额定电流为3 A的滑动变阻器F.阻值为2.5 的定值电阻G.阻值为20 的定值电阻H.开关一个,导线若干(1)实验中滑动变阻器应选用;电压表应选用.(填相应器材前的字母)型号PB 20重量约449 g锂电池容量20 000 mAh兼容性大部分智能手机和平板电脑颜色白色充满电时间约12 h尺寸158 mm81 mm22.8 mm输入:5 V2.1 A输出:5 V1 A:5 V2.1 A=2.1 A(

10、甲)(2)根据所给器材,该同学设计了如图(乙)所示的电路,其中R0应选用,它在电路中的作用是.(3)该同学记录的8组数据,如下表所示,请在图(丙)所示的坐标纸上画出该充电宝的UI图线.由图线可知该充电宝的电动势E= V,内阻r= .(结果保留3位有效数字)次数12345678I/A0.170.310.660.931.181.371.631.89U/V5.055.035.004.974.944.934.904.86(4)如果用该充电宝给一款电池容量标明为2 000 mAh的手机充电,下列说法正确的是.A.理论上手机电池充满电有2 000 C的电荷量B.理论上手机电池充满电有7 200 C的电荷量

11、C.如果该手机使用时电流为100 mA,理论上充电宝满电可以保证手机使用20 h参考答案1.D 2.C 3.AD 4.A 解析:由图像可知电池UI图像纵轴截矩为1.40,则电池的电动势为1.40 V,故A正确;电池内阻r=|UI|=1.40-1.000.4 =1 ,故B错误;由图像可知,路端电压为1.00 V时,电路电流为0.4 A,故C错误;根据欧姆定律得R=UI=1.200.2 =6 ,故D错误.5. 解析:(1)一节干电池的电动势约为1.5 V,则电压表应选C;为方便实验操作,滑动变阻器应选最大阻值较小的D.(2)用图(甲)测干电池的电动势和内阻时,由于电压表分流,E测=RVRV+rE,

12、r测=RVRV+rr,电动势和内阻的测量值皆偏小;用图(乙)测量时,由于电流表分压,E测=E,r测=r+RA.一般情况下选用图(甲)测量,但本题中已知RA=0.2 ,又r=r测-RA,用图(乙)可以更加准确地测量干电池的电动势和内阻.(3)由UI图像可知E=1.5 V,r测=|UI|=0.5 ,r=r测-RA=0.3 .答案:(1)CD(2)(乙)(3)1.5 V0.3 6. 解析:(1)连接实物图,如图所示.(2)由闭合电路欧姆定律得E=U+UR(R0+r),变形得1U=1E+R0+rE1R,结合图(丙)1U1R图像可知1E=0.35 V-1,R0+rE=1.42-0.350.50 V-1=

13、2.14 V-1,解得E=2.9 V,r=1.1 .答案:(1)图见解析(2)2.91.17.解析:(1)图中的开关应对电压传感器起控制作用,同时电压传感器测量的是路端电压,故导线的A端应接在C点.(2)由闭合电路欧姆定律可得,图线在纵轴上的截距为电池组的电动势,图线的斜率的绝对值表示电池组的内阻,故E=2.8 V,r=2.81.4 =2 .(3)把导线的A端接到D点,把定值电阻等效到电池组内阻中,则由图线得电池组的等效内阻为r=2.80.56 =5 ,故定值电阻R=r-r=5 -2 =3 .答案:(1)C(2)2.82(3)D38. 解析:(1)由于番茄电池有内阻,所以电压表的示数为外电压,

14、小于电池电动势,即番茄电池的电动势应大于 0.78 V.(2)电路无故障,外电压几乎为零,说明外电阻远小于内电阻,即水果电池的内阻太大,滑动变阻器所分得的电压太小,电流也太小.(3)由闭合电路欧姆定律得E=I(R+RA+r),变形可得R=E1I-(RA+r),所以R1I图像的斜率为E,即E=(7.5+1.5)1038.0103 V=1.125 V,纵截距的绝对值为RA+r=1.5103 ,则r=1 400 .答案:(1)大于(2)水果电池的内阻太大,滑动变阻器所分得的电压太小(3)1.1251 4009. 解析:(1)上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,将电流表A1串联一个电阻,可以

15、改装成较大量程的电压表;(a),(b)两个实验电路,其中合理的是(b)图;因为电池的内阻较小,所以应该采用最大值较小的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小,滑动变阻器应选D,若选择最大值较大的,则在滑动变阻器滑片调节的大部分范围内,电流表A2读数太小,电流表A1读数变化不明显.(2)根据欧姆定律和串联电路知识得,电池两端电压U=I1(990+10)=1 000I1,根据图像与纵轴的交点得电动势E=1 0001.4710-3 V=1.47 V;由图可知当电流为0.45 A时,电压为1.1 V,则由闭合电路欧姆定律可知r=1.47-1.10.45 =0.82 .答案:(1)(b)D(2)1.4

16、7(1.471.48均正确)0.82(0.820.84均正确)10. 解析:(1)滑动变阻器R用于改变电路中的电流,从安全和方便性原则考虑应选E,电压表应选B.(2)R0作为保护电阻,除了防止滑动变阻器调节过度导致短路外,还要保证测量,因此应选F.(3)由图像可知,充电宝的电动势为5.07 V,内阻为0.11 .UI图线如图所示.(4)理论上电池充满电后的电荷量Q=It=2 00010-33 600 C=7 200 C,如果该手机使用时电流为100 mA,理论上充电宝充满电可以保证手机使用20 000100 h=200 h,故选项B正确,A,C错误.答案:(1)EB(2)F防止滑动变阻器调节过度导致短路,并保证测量(3)图见解析5.070.11(4)B