2019-2020年高中物理 第二章 恒定電流 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課后訓(xùn)練 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第二章 恒定電流 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課后訓(xùn)練 新人教版選修3-1 基礎(chǔ)鞏固 1．下列給出的多種用伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既能減小偶然誤差又直觀、簡(jiǎn)便的是(　?。? A．測(cè)出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r，求出E和r B．多測(cè)幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值 C．測(cè)出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U－I圖象，再根據(jù)圖象求出E和r D．多測(cè)幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I、U的平均值，用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢(shì)E，再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)阻r 2．如圖所示，甲、乙為兩個(gè)獨(dú)立電源的路端電壓與通過(guò)它們的電流I的關(guān)系圖線，下列說(shuō)法中正確的是(　?。? A．路端電壓都為U0時(shí)，它們的外電阻相等 B．電流都是I0時(shí)，兩電源的內(nèi)電壓相等 C．電源甲的電動(dòng)勢(shì)大于電源乙的電動(dòng)勢(shì) D．電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻 3．如圖，用甲所示的電路測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的U－I圖象，由圖象可知(　?。? A．電池的電動(dòng)勢(shì)為1.4 V B．電池內(nèi)阻為3.50 Ω C．外電路短路時(shí)的電流為0.40 A D．電壓表的示數(shù)為1.20 V時(shí)，電流表的示數(shù)約為0.20 A 4．在用伏安法測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，下圖是某一同學(xué)的實(shí)際連線圖。他連線有一處錯(cuò)誤，只須去掉一根導(dǎo)線，就可改正此錯(cuò)，這根導(dǎo)線的編號(hào)是________。 5．如圖所示，用一只電流表和兩個(gè)定值電阻測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于未考慮電流表的內(nèi)阻，其測(cè)量值E和r與真實(shí)值E0和r0相比較，正確的是(　　） A．E＝E0，r＝r0　　　B．E＞E0，r＜r0 C．E＝E0，r＞r0 D．E＞E0，r＞r0 能力提升 6．某同學(xué)采用如圖所示的電路測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，已知有干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻約2 Ω）、電壓表(0～3 V，3 kΩ）、電流表(0～0.6 A,1.0 Ω）、滑動(dòng)變阻器R1(10 Ω，2 A）和R2(100 Ω，0.1 A）各一只。 (1）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(選填“R1”或“R2”）。 (2）在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路。 (3）在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組電壓和電流值，得到如圖丙所示的U－I圖象，由圖可較準(zhǔn)確地求出電源電動(dòng)勢(shì)E＝________ V；內(nèi)阻r＝________Ω。 7．一種供實(shí)驗(yàn)使用的小型電池標(biāo)稱電壓為9 V，允許電池輸出的最大電流為50 mA，為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)室利用了如圖甲所示電路(圖中電壓表內(nèi)阻很大，可不考慮其對(duì)電路的影響），其中R為電阻箱，阻值范圍為0～9 999 Ω，R0是保護(hù)電阻。 (1）實(shí)驗(yàn)室里備用的定值電阻有以下幾種規(guī)格：A.10 Ω，5 W；B.150 Ω，0.5 W；C.200 Ω，0.25 W；D.1.2 kΩ，1 W。實(shí)驗(yàn)時(shí)，R0應(yīng)選用________(填字母代號(hào)）較好。 (2）在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)變阻箱調(diào)到如圖乙所示位置后，閉合開關(guān)S，電壓表示數(shù)為9.0 V，變阻箱此時(shí)的電阻為______Ω。電路中通過(guò)電阻箱的電流為______mA。 (3）斷開開關(guān)，調(diào)整電阻箱阻值，再閉合開關(guān)，讀出電壓表示數(shù)，多次重復(fù)測(cè)量取得數(shù)據(jù)后，作出如圖丙所示的圖線。則該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電阻R＝________Ω。 丙 8．某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9 Ω，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用）、一只電流表(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻rg＝0.1 Ω）和若干導(dǎo)線。 (1）請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖甲中器件的連接方式，并用筆畫線把它們連接起來(lái)。 (2）接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄。當(dāng)電阻箱的阻值R＝2.6 Ω時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù)；再繪制R－坐標(biāo)圖，如圖丙所示。圖中已標(biāo)注了的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)你將與圖乙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖丙上。 丙 (3）在圖丙中把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線。 (4）根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω。  參考答案 1．答案：C　點(diǎn)撥：A中只測(cè)兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；B中計(jì)算E、r平均值雖然能減小誤差，但太煩瑣；D中分別求出I、U的平均值是錯(cuò)誤的做法。 2．答案：AC　點(diǎn)撥：根據(jù)歐姆定律可知外電阻R、路端電壓U與電流I的關(guān)系為R＝，在U－I圖線中甲、乙兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0，U0），說(shuō)明兩電源的外電阻相等，選項(xiàng)A正確；圖線與U軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值表示電動(dòng)勢(shì)的大小，與I軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值表示電路中的短路電流，圖線的斜率大小表示電源內(nèi)電阻的大小(電動(dòng)勢(shì)與短路電流的比值），由圖線可知，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；又電源的內(nèi)電壓等于通過(guò)電源的電流與電源內(nèi)阻的乘積，即U內(nèi)＝Ir，因?yàn)榧椎膬?nèi)阻較乙的內(nèi)阻大，所以當(dāng)電流都為I0時(shí)，甲電源的內(nèi)電壓較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 3．答案：AD　點(diǎn)撥：圖象與縱坐標(biāo)的截距為電池的電動(dòng)勢(shì)E＝1.40 V，電池內(nèi)阻r＝Ω＝1 Ω，再根據(jù)E＝U＋I(xiàn)′r，代入數(shù)據(jù)得I′＝＝A＝0.20 A。 4．答案：③　點(diǎn)撥：把題中的實(shí)物連線圖改畫成相應(yīng)的電路圖如圖所示，由于有了一條導(dǎo)線③，使電流表測(cè)量出的不是總電流了，所以應(yīng)該去掉的導(dǎo)線編號(hào)是③。 5．答案：C　點(diǎn)撥：不考慮電流表的內(nèi)阻RA時(shí)，由閉合電路歐姆定律分別得 E＝I1R1＋I(xiàn)1r① E＝I2R2＋I(xiàn)2r② 由①②得 r＝，E＝ 考慮電流的內(nèi)阻RA時(shí)，由閉合電路歐姆定律分別得 E0＝I1(R1＋r0＋RA） E0＝I2(R2＋r0＋RA） 解得r0＝－RA＜r，E＝＝E0。 6．答案：(1）R1　(2）見點(diǎn)撥圖　(3）1.48(1.47～1.49均正確）　1.79(1.78～1.90均正確） 點(diǎn)撥：(1）電路中最大電流I＝＝＝0.75 A。R2的額定電流小于0.75 A，同時(shí)R2阻值遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻r，不便于調(diào)節(jié)，所以變阻器用R1。 (2）如圖所示。 (3）將圖線延長(zhǎng)，交于縱軸，則縱截距即電動(dòng)勢(shì)E＝1.48 V(1.47～1.49 V均正確） r＝，可得r＝1.79 Ω(1.78～1.90 Ω均正確） 7．答案：(1）B　(2）750　10　(3）9.5　50 點(diǎn)撥：(1）保護(hù)電阻R0的選擇關(guān)系到電池的輸出電流能否控制在50 mA以內(nèi)。由題意知，電池的輸出最大電流應(yīng)出現(xiàn)在電阻箱R的阻值等于零時(shí)。根據(jù)閉合電路歐姆定律，有E＝Imax(R0＋r），所以R0＋r＝＝ Ω＝180 Ω。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室中備用阻值在180 Ω上下的B和C兩種電阻，比較其額定電流，IC＝＝ A≈0.035 A＜Imax，而IB＝＝ A≈0.058 A＞Imax，故應(yīng)選電阻B作保護(hù)電阻，即R0＝150 Ω。 (2）電阻箱的讀數(shù)為750 Ω。通過(guò)電阻箱的電流為I＝＝A＝0.01 A＝10 mA。 (3）從U－I圖象上將圖線延長(zhǎng)交于縱軸，縱軸交點(diǎn)即為電池的電動(dòng)勢(shì)的大小，E＝9.5 V。電池內(nèi)電阻的數(shù)值等于圖線斜率的絕對(duì)值，故r＝||＝Ω＝50 Ω。 8．答案：(1）(2）(3）見點(diǎn)撥　(4）1.5(1.46～1.54）　0.3(0.25～0.35） 點(diǎn)撥：(1）如圖甲所示。(2）當(dāng)R＝2.6 Ω時(shí)，由圖乙知I＝0.5 A，＝2 A－1，點(diǎn)(2,2.6）如圖乙所示。 (3）如圖乙所示，可見是一條傾斜的直線，連線時(shí)注意： ①不能連成折線；②為減小誤差，個(gè)別偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍去。 (4）由閉合電路的歐姆定律E＝I(R＋r）得R＝－r，故(3）中圖線的斜率k表示電池的電動(dòng)勢(shì)E的大小，縱軸截距的絕對(duì)值表示內(nèi)阻r。由乙圖可知E＝k＝ V≈1.5 V(1.46～1.54范圍內(nèi)均正確），r≈0.3 Ω(0.25～0.35均正確）。