必修 第三册3 实验：电池电动势和内阻的测量当堂检测题

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 第3节综合拔高练五年选考练考点1　实验原理与器材1.(2016北京理综,19,6分,)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是(　　)A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B.一个伏特表和多个定值电阻C.一个安培表和一个电阻箱D.两个安培表和一个滑动变阻器2.(2017浙江11月选考,18,5分,)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻R0。根据如图1所示电路图进行实验时,图1(1)电流表量程应选择　　　　(填“0.6 A”或“3 A”),保护电阻应选用　　　　(填“A”或“B”); A.定值电阻(阻值10.0 Ω,额定功率10 W)B.定值电阻(阻值2.0 Ω,额定功率5 W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2所示,则此时的电压为　　　　V; 图2(3)根据实验测得的5组数据所画出的U-I图线如图3所示,则干电池的电动势E=　　V,内阻r=　　Ω(小数点后保留两位)。 图3 考点2　实验创新与拓展3.(2016四川理综,8Ⅱ,11分,)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。实验主要步骤:(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);(ⅳ)求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。回答下列问题:(1)电压表最好选用　　　;电流表最好选用　　　。 A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ)B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω)D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是　　　　。 A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=　　　　,r=　　　　,代入数值可得E和r的测量值。  三年模拟练应用实践1.(2020湖北武汉武昌高三月考,)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻。A.待测干电池一节,电动势约为1.5 V,内阻约几欧姆B.直流电压表V,量程为0~3 V,内阻非常大C.定值电阻R0=150 ΩD.电阻箱RE.导线和开关根据如图甲所示的电路连接图进行实验操作。多次改变电阻箱的阻值,记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U。在-R坐标系中描出的坐标点如图乙所示。甲乙(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则与R的关系式为　　　　。 (2)在图乙坐标纸上画出-R关系图线。(3)根据图线求得斜率k=　　　　V-1·Ω-1,截距b=　　　　V-1。(均保留两位有效数字) (4)根据图线求得电源电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(均保留三位有效数字) 2.(2020辽宁葫芦岛一中高二期中,)某同学设想运用如图甲所示的实验电路,测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势,实验过程中电流表的读数始终符合实验要求。(1)为了测量未知电阻Rx的阻值,他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至　　　(填“最大”或“最小”),然后闭合开关K1,将开关K2拨至1位置,调节R2使电流表A有明显示数I0;接着将开关K2拨至2位置,保持R2不变,调节R1,当R1=34.2 Ω时,电流表A的示数仍为I0,则该未知电阻的阻值Rx=　　　Ω。 (2)为了测量电流表A的内阻RA和电源(内阻忽略不计)的电动势E,他将R1的阻值调到R1=1.5 Ω,R2调到最大,将开关K2拨至2位置,闭合开关K1;然后多次调节R2,并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I;最后根据记录的数据,他画出了如图乙所示的图像。根据你所学知识和题中所给字母写出该图像对应的函数表达式:　　　　;利用图像中的数据可求得,电流表A的内阻RA=　　　　Ω,电源(内阻忽略不计)的电动势E=　　　　V。 3.(2020山东德州高二上期末,)为了测定电源电动势E、内阻r的大小,并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线,某同学设计了如图甲所示的电路。闭合开关,调节电阻箱的阻值,同时记录电阻箱的阻值R、电压表V1的示数U1、电压表V2的示数U2。根据记录的数据计算出流过电阻箱的电流I,分别描绘了a、b两条U-I图线,如图乙所示。请回答下列问题:甲乙(1)写出流过电阻箱的电流I的表达式:I=　　　　(用U1、U2、R表示)。 (2)电源两端电压随电流变化的图线是图乙中的　　　　(选填“a”或“b”);当电阻箱阻值调节为　　　Ω时,两条图线存在交点。 (3)根据图乙可以求得电源的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω,该电路中小灯泡消耗的最大功率为　　　　W。(结果均保留两位有效数字)  4.(2020江苏常熟中学高二期末,)某物理兴趣小组的同学在实验室测量某种型号的电池的电动势E及内阻r,实验器材有:A.待测电池;B.电压表V(量程0~3 V,内阻很大);C.电阻箱R(0~99.99 Ω);D.定值电阻R1=1.2 Ω,R2=2 Ω;E.单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2;F.导线若干。小组的同学经过讨论,最终设计了如图所示的电路,请完成相关内容:(1)请根据实物图,在虚线框内画出电路图并标上相应的符号(部分已画好);(2)先闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R和对应的电压表示数U1;(3)保持电阻箱阻值不变,　　　　　　　(添上必要的步骤),读出电压表的示数U2; (4)重复(2)、(3)中的实验操作,读出多组电压表示数U1、U2,如下表:组数123456U2/V1.11.51.82.02.22.6U1/V0.150.751.21.51.82.4 请根据表中数据,描绘出图像;(5)若图线的斜率为k,在横轴上的截距为b,则电池的电动势可表示为E=　　　,内阻可表示为r=　　　。(用b、k、R1、R2表示)。根据(4)所画图像可计算出:电池的电动势和内阻的值分别为E=　　　V,r=　　　Ω。(均保留两位有效数字) 迁移创新5.(2020浙江金华十校联考,)同学们知道,将两个金属电极插入一个水果中就可以做成一个水果电池,但日常生活中我们很少用“水果电池”,这是为什么呢?某学习小组的同学准备就此问题进行探究。(1)同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中,其电动势大约为1 V。晓宇同学找来了一个土豆,做成“土豆电池”,当用量程为0~3 V、内阻约50 kΩ的电压表测其两极间的电压时,读数为0.96 V。但当他将四个这样的“土豆电池”串联起来给标称值为“3 V,0.5 A”的小灯泡供电时,灯泡并不发光。灯泡、线路均没有故障,而用电压表测得其电压确实能达到3 V。据你猜想,出现这种现象的原因应当是:　　　　　　　　　(不要求写分析、推导过程)。 (2)晓宇同学将欧姆表的两表笔直接与“土豆电池”的两极相接,读得此时的读数为30 Ω。小丽同学将灵敏电流表的两接线柱直接接“土豆电池”的两极,测得电流为0.32 mA,根据前面用电压表测得的0.96 V的电压,由闭合电路欧姆定律得r== Ω=3.0 kΩ。因而晓宇同学说“土豆电池”的内阻为30 Ω,而小丽同学则说是3.0 kΩ。请你判断,用晓宇或小丽同学的方法测量“土豆电池”的内阻,结果是否准确,为什么?请分别说明理由。(3)若实验室除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择:A.电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻为1 Ω)B.灵敏电流表A2(量程为0~0.6 mA,内阻为800 Ω)C.灵敏电流表A3(量程为0~300 μA,内阻未知)D.滑动变阻器R1(最大阻值约10 Ω)E.滑动变阻器R2(最大阻值约2 kΩ)F.定值电阻(阻值2 kΩ)G.变阻箱(0~9 999 Ω)①为了能尽可能准确测定“土豆电池”的电动势和内阻,实验中应选择的器材是　　　　(填器材前的字母代号)。 ②画出设计的电路图。 
答案全解全析第3节综合拔高练五年选考练1.D　根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;D选项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。2.答案　(1)0.6 A　B　(2)1.20±0.01　(3)1.45±0.01　0.50±0.05解析　通过U-I图像可知,电流表量程应选择0.6 A。根据电压表读数方法可知电压表读数为1.20 V。通过图像可知E=1.45 V,r+R0= Ω=2.50 Ω,所以保护电阻应选用B,内阻r=0.50 Ω。3.答案　(1)A　C　(2)C　(3)ak　k-R2解析　(1)测量中为了减小误差,通过电压表的电流越小越好,在量程一样(0~3 V)的情况下,其内阻越大越好,故电压表应选A;电路中的最大电流约为I=≈176 mA,故电流表应选C。(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电压表示数增大,说明滑片滑动时滑动变阻器接入电路的电阻变大,只有C项的接法符合。(3)U-I图线如图所示,由E=U+I(r+R2)得U=-I(r+R2)+E,图线斜率的绝对值k=r+R2,故r=k-R2。横轴截距a=,则E=ak。三年模拟练1.答案　(1)=R+　(2)见解析图(3)4.4×10-3(4.2×10-3~4.6×10-3)　0.70(0.69~0.71)　(4)1.52(1.45~1.55)　9.09(7.50~10.5)解析　(1)由闭合电路欧姆定律可知:E=U+(R+r),整理可知=R+。(2)如图所示。(3)根据图线求得斜率k= V-1·Ω-1≈4.4×10-3 V-1·Ω-1,截距b=0.70 V-1。(4)由(1)中方程可知=k=4.4×10-3 V-1·Ω-1,=b=0.70 V-1,解得E=1.52 V;r=9.09 Ω。2.答案　(1)最大　34.2(2)=+　0.5　4解析　(1)为了保护电路,需要将电阻箱的阻值都调至最大。因为两种情况下电流表示数相同,Rx和R1等效,所以Rx=R1=34.2 Ω。(2)根据闭合电路欧姆定律得:E=I(R1+R2+RA),解得=R2+,故-R2图线的斜率为,纵截距为,代入数据解得E=4 V,RA=0.5 Ω。3.答案　(1)　(2)b　0　(3)3.0　2.0　1.0解析　(1)观察电路图可知,电压表V1的示数U1为路端电压,电压表V2的示数U2为灯泡两端电压,而灯泡和电阻箱串联,路端电压等于各个用电器两端电压之和,所以电阻箱两端的电压U=U1-U2,流过电阻箱的电流为I=。(2)电流I越大,电路内电压Ir越大,电源两端电压即路端电压U=E-Ir随电流增大而减小,所以b是电源两端电压随电流变化的图线,根据图线a的特点可判断出其为小灯泡两端电压随电流变化的图线;当电阻箱电阻为0时,外电路中只有灯泡,灯泡两端电压即路端电压,两条图线有交点。(3)根据路端电压随电流变化的图像可判断图线与纵轴的交点表示电源电动势,图线斜率的绝对值表示电源内阻,所以E=3.0 V,内阻r=2.0 Ω,灯泡消耗的最大功率为P=2.0 V×0.5 A=1.0 W。4.答案　(1)如图(3)将S2切换到b(4)如图所示(5)　-R2　3.0　0.40解析　(5)根据闭合电路欧姆定律可知U2=E-(R2+r),变形可得U1=U2-E,U1-U2图线的斜率k=,横截距b=,解得E=,r=-R2,由图像知k=1.5,b=1.0 V,联立解得E=3.0 V,r=0.40 Ω。5.答案　(1)“土豆电池”内阻太大　(2)见解析　(3)①BG　②图见解析解析　(1)“土豆电池”的内阻太大,接灯泡时,电流太小,灯泡功率太小,不会发光。(2)晓宇的方法不正确,因“土豆电池”本身有电动势,当用欧姆表的两表笔直接接“土豆电池”的两极测其电阻时,测量的结果不准确;小丽同学测量的误差也很大,理想状态下,电表直接接电源两极时,电流表测得的是短路电流,电压表测得的是电源电动势,但由于“土豆电池”的内阻很大,电压表的内阻不是远大于“土豆电池”的内阻,故其测得的电动势误差大,算得的内阻亦不准确。(3)①安阻法测电源电动势与内阻需要用电阻箱与电流表,由题意可知“土豆电池”内阻很大,通过“土豆电池”的电流较小,为保证安全并精确测量,电流表可选B,所以选择器材B、G。②安阻法测电源电动势与内阻的实验电路图如图所示。