必修 第三册3 实验：电池电动势和内阻的测量课堂检测

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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U-I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=U1+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>；两只量程相同的电流表A1和A2，内阻RA1>RA2.为了使E，r的测量精确些，选择的电表可以是(　　)A.V1和A2 B.V2和A2C.V2和A1 D.V1和A14.用如图(甲)所示的电路来测量电池电动势E和内阻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 ΩC.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 Ω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0～0.6 A，内阻RA为0.2 Ω)B.电压表(量程为0～15 V)C.电压表(量程为0～3 V)D.滑动变阻器(阻值范围为0～20 Ω)E.滑动变阻器(阻值范围为0～200 Ω)实验中电压表应选用　　　，滑动变阻器应选用　　　.(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 Ω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.以为纵轴，以为横轴，画出的关系图线(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=　　　　 Ω.(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Ⅰ所示，则电池组的电动势为　　　 V，内电阻阻值为　　　　 Ω. (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Ⅱ所示，则定值电阻的阻值为　　　　 Ω. 8.将铜片和锌片插入水果中可制成水果电池，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0～3 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(0～3 V，内阻约3 kΩ)B.电流表(0～0.6 A，内阻为几欧)C.滑动变阻器(0～50 Ω)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(0～9 999 Ω)和1个微安表(0～300 μA，内阻为RA=100 Ω)，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，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　　　　 Ω. 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 Ω)B.电流表A1(量程0～3 mA，内阻Rg1=10 Ω)C.电流表A2(量程0～0.6 A，内阻Rg2=0.1 Ω)D.滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)E.滑动变阻器R2(0～200 Ω，1 A)F.定值电阻R0(990 Ω) G.开关和导线若干(1)某同学设计了如图(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=　　　　 Ω.(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.量程是0～3 A，内阻约为0.2 Ω的电流表B.量程是0～6 V，内阻约为6 kΩ的电压表C.量程是0～15 V，内阻约为30 kΩ的电压表D.阻值为0～1 kΩ，额定电流为0.5 A的滑动变阻器E.阻值为0～10 Ω，额定电流为3 A的滑动变阻器F.阻值为2.5 Ω的定值电阻G.阻值为20 Ω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 mA·h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 mm×81 mm×22.8 mm输入：5 V2.1 A输出：5 V1 A　：5 V2.1 A=2.1 A(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=　　　　 Ω.(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 mA·h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=||= Ω=1 Ω，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== Ω=6 Ω，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=E，r测=r，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 Ω，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=||=0.5 Ω，r=r测-RA=0.3 Ω.答案：(1)C　D　(2)(乙)　(3)1.5 V　0.3 Ω6. 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+(R0+r)，变形得=+·，结合图(丙)图像可知=0.35 V-1，= Ω·V-1=2.14 Ω·V-1，解得E=2.9 V，r=1.1 Ω.答案：(1)图见解析　(2)2.9　1.17.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Ⅰ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= Ω=2 Ω.(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Ⅱ得电池组的等效内阻为r′= Ω=5 Ω，故定值电阻R=r′-r=5 Ω-2 Ω=3 Ω.答案：(1)C　(2)2.8　2　(3)D　38. 解析：(1)由于番茄电池有内阻，所以电压表的示数为外电压，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=E·-(RA+r)，所以R图像的斜率为E，即E= V=1.125 V，纵截距的绝对值为RA+r=1.5×103 Ω，则r=1 400 Ω.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)1.125　1 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=1 000×1.47×10-3 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= Ω=0.82 Ω.答案：(1)(b)　D　(2)1.47(1.47～1.48均正确)0.82(0.82～0.84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 Ω.UI图线如图所示.(4)理论上电池充满电后的电荷量Q=It=2 000×10-3×3 600 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 h=200 h，故选项B正确，A，C错误.答案：(1)E　B(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　5.07　0.11(4)B