實驗10測定電池的電動勢和內(nèi)阻1.小明同學(xué)在做測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗時,為防止電流過大而損壞器材,電路中加了一個保護電阻R0。根據(jù)如圖1所示電路圖進行實驗時,圖1(1)電流表量程應(yīng)選擇(填“00.6 A”或“03 A”),保護電阻應(yīng)選用(填“A”或“B”);A.定值電阻(阻值10.0 ,額定功率10 W)B.定值電阻(阻值2.0 ,額定功率5 W)(2)在一次測量中電壓表的指針位置如圖2所示,則此時的電壓為V;圖2(3)根據(jù)實驗測得的5組數(shù)據(jù)所畫出的U-I圖線如圖3所示。則干電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=(小數(shù)點后保留兩位)。圖3答案(1)00.6 AB(2)1.210.01(3)1.450.010.500.05解析(1)電流表量程應(yīng)選擇00.6 A,保護電阻應(yīng)選用B。(2)根據(jù)電壓表讀數(shù)方法可知電壓表讀數(shù)為1.20 V。(3)通過圖像可知E=1.45 V,r+R0=1.45-0.700.30 =2.5 ,所以內(nèi)阻r=0.50 。2.用如圖甲所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻,定值電阻R1=16 。(1)閉合開關(guān)S后,電壓表V1無讀數(shù),電壓表V2有讀數(shù),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)存在斷路故障,則該故障可能在(選填“a、b”“b、c”或“c、d”)兩點間。(2)排除故障后,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,記錄多組電壓表的示數(shù)U1、U2,如下表所示。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出U2-U1圖像。U2/V5.04.54.03.53.02.52.0U1/V0.661.001.331.882.002.322.68(3)由圖像可知,電源電動勢E=V,內(nèi)阻r=。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(4)實驗中,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是。答案(1)c、d(2)如圖所示(3)5.86.27.48.6(4)電壓表V1分流解析(1)電壓表V2有讀數(shù)說明從c到正極和從d到負(fù)極電路是通的,應(yīng)是c、d間斷路。(2)描點連線即可。(3)由閉合電路歐姆定律E=U1+U2+U1R1r得U2=E-(1+rR1)U1,則圖線的縱截距表示電動勢,圖線斜率的絕對值k=1+rR1,從而可求得電動勢和內(nèi)阻。(4)內(nèi)電壓應(yīng)為總電流與內(nèi)阻的積,總電流應(yīng)為通過R1和電壓表V1的電流之和,所以誤差形成的原因為電壓表V1分流。3.如圖1所示為測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻實驗:圖1(1)完成實物電路連接圖;(2)根據(jù)所選量程,某次實驗電壓表的示數(shù)如圖2所示,為 V。圖2(3)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),已在坐標(biāo)紙上描好點(見答題卷),請繪制干電池的U-I圖線,并得到電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r= 。(兩項結(jié)果均保留兩位小數(shù))答案(1)見解析(2)1.35(1.321.38)(3)見解析解析(1)為了減小誤差,電流表相對電源外接,電路如圖所示:(2)電壓表選用小量程,分度值是0.1 V,示數(shù)是1.36 V。(3)U-I圖線如圖所示:圖像與縱軸交點的縱坐標(biāo)是1.48 V,則電源電動勢E=1.48 V,電源內(nèi)阻r=UI=0.70 。4.小強同學(xué)在做電學(xué)實驗時(1)他將電壓表直接與干電池的正、負(fù)極相連,如圖甲所示,這樣能粗略測出干電池的。A.內(nèi)阻B.電動勢C.容量(2)為了測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,他將各儀器連成如圖乙所示的電路。在閉合開關(guān)前,應(yīng)先將滑動變阻器的滑片置于最端(選填“左”或“右”)。閉合開關(guān)進行實驗,利用測得的數(shù)據(jù)所描出的點如圖丙所示,則該干電池的電動勢E=V(保留3位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=(保留2位有效數(shù)字)。(3)將特征曲線如圖丙中曲線a所示的小燈泡接在該干電池兩端,此時小燈泡工作的電功率為W(保留2位有效數(shù)字)。答案(1)B(2)左 1.460.71(3)0.54解析(1)電壓表直接接在電源兩端,可粗略測量電源電動勢。(2)為了保護電路,閉合開關(guān)前應(yīng)使滑動變阻器接入電路的電阻最大,則滑片應(yīng)置于最左端。利用圖像中描出的點作出圖線,圖線為直線,直線斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻,為0.71 ,直線縱截距表示電源電動勢,為1.46 V。(3)兩圖線的交點對應(yīng)的電流和電壓為小燈泡接入電路工作時的電流和電壓,此時電壓為1.12 V,電流為0.48 A,小燈泡的電功率P=UI=0.54 W。5.某科技小組的同學(xué)通過查找資料動手制作了一個電池。(1)甲同學(xué)選用圖1所示的電路圖測量該電池的電動勢和內(nèi)阻。在他測量與計算無誤的情況下,他所得到的電源電動勢E的測量值比真實值偏小。E的測量值比真實值偏小的原因可能是(選填選項前的字母)造成的。A.電壓表的分流B.電流表的分壓(2)乙同學(xué)選用圖2所示的電路圖測量該電池的電動勢和內(nèi)阻,其中定值電阻的阻值為R0,根據(jù)實驗電路圖連接好電路閉合開關(guān),逐次改變電阻箱接入電路中電阻的阻值R,讀出與R對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U,并作記錄。根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)繪出如圖3所示的1U-1R圖像,若已知圖線的斜率為k,縱軸截距為b,則這個實驗中所測電池電動勢的測量值E=,內(nèi)阻的測量值r=。答案(1)A(2)1bkb-R0解析(1)由題圖1可知,相對于電源來說,實驗采用了電流表外接法,電動勢的測量值小于真實值,其原因可能是A。(2)由題圖2可知,E=U+I(R0+r)=U+UR(r+R0),所以1U=R0+rE1R+1E所以b=1E,E=1bk=R0+rE,r=kb-R0。6.如圖1所示,該電路在測量電源電動勢和內(nèi)阻的同時也能完成對未知電阻Rx的測量。實驗室提供的器材如下:圖1A.待測電阻Rx(約10歐姆)B.電源(四節(jié)干電池)C.電阻箱(099.9歐姆)D.電壓表V1(量程06 V,內(nèi)阻約8 000歐姆)E.電壓表V2(量程03 V,內(nèi)阻約4 000歐姆)(1)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,讓電壓表V2接近滿偏,并讀出兩個電壓表的讀數(shù)。逐漸增加電阻箱的阻值,并分別讀出兩只電壓表讀數(shù)。則隨著電阻箱阻值的增加,電壓表V1讀數(shù),電壓表V2讀數(shù)。(填“增大”或“減小”)(2)如果縱坐標(biāo)表示兩個電壓表讀數(shù)之比U1U2,橫坐標(biāo)表示電阻箱的阻值R,實驗結(jié)果的圖像如圖2。則待測電阻Rx= 。(3)如果縱坐標(biāo)表示某電壓表讀數(shù)U,橫坐標(biāo)表示兩個電壓表讀數(shù)之差與電阻箱阻值的比值U1-U2R,實驗結(jié)果的圖像如圖3。其中能讀出電源電動勢和內(nèi)電阻的是(填“圖線”或“圖線”)。兩圖線交點的橫坐標(biāo)為 A,縱坐標(biāo)為 V。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案(1)增大減小(2)9(3)圖線0.40 A3.6 V解析(1)電阻箱的阻值R增大,根據(jù)I=ER+Rx+r可知電流減小,內(nèi)電壓減小,外電阻電壓增大,即電壓表U1的示數(shù)增加,電壓表U2的示數(shù)U2=IRx,減小;(2)由題圖1知,U1=I(R+Rx),U2=IRx,聯(lián)立可得U1U2=RRx+1,將R=18.0 、U1U2=3.0代入可得Rx=9 ;(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律,有U1=-U1-U2Rr+E,根據(jù)圖線可讀出電動勢E=6 V,內(nèi)阻r=6 ;圖線:U2=U1-U2RRx;圖線交點:U=-U1-U2Rr+E=U1-U2RRx。解得:U1-U2R=0.40 A,U=3.6 V。7.某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻,使用的器材還包括定值電阻(R0=5 )一個,開關(guān)兩個,導(dǎo)線若干,實驗原理圖如圖(a)。(1)在圖(b)的實物圖中,已正確連接了部分電路,請完成余下電路的連接。(2)請完成下列主要實驗步驟:A.檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零;調(diào)節(jié)電阻箱,示數(shù)如圖(c)所示,讀得電阻值是 ;B.將開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2斷開,電壓表的示數(shù)是1.49 V;C.將開關(guān)S2,電壓表的示數(shù)是1.16 V,斷開開關(guān)S1。(3)使用測得的數(shù)據(jù),計算出干電池的內(nèi)阻是 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(4)由于所用電壓表不是理想電壓表,所以測得的電動勢比實際值偏(填“大”或“小”)。答案(1)如圖所示(2)20閉合(3)0.7(4)小解析(1)由原理圖可知,兩開關(guān)與電阻箱為串聯(lián)關(guān)系,電壓表并聯(lián)在電阻箱兩端,連線如答案圖所示。(2)電阻箱接入電路的電阻應(yīng)為210 =20 ;將開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2斷開,電壓表的示數(shù)為電源的電動勢;為了測量內(nèi)阻,應(yīng)再測量電阻箱兩端的電壓,故應(yīng)閉合S2,讀出此時電壓表的示數(shù)。(3)由題意可知,電源的電動勢為1.49 V,當(dāng)接入電阻箱時,路端電壓為1.16 V;由閉合電路歐姆定律可知,電路中電流為I=1.1620 A=0.058 A,則r+R0=1.49-1.160.058 =5.7 ,內(nèi)電阻r=5.7 -5 =0.7 。(4)因電壓表內(nèi)阻不是無窮大,電壓表示數(shù)為電源的輸出電壓,要比電動勢小。