2023版新教材高中物理第二章电路及其应用微点12实验：测量电池的电动势和内阻课时作业教科版必修第三册

微点12　实验：测量电池的电动势和内阻

1．某实验小组正在测定一新型电池的电动势(约为3 V)和内阻，现要选取一个定值电阻R0当作保护电阻．

(1)在操作台上准备了如下实验器材：

A．电压表V(量程为0～3 V，电阻约4 kΩ)

B．电流表A1(量程为0～1 A，内阻约0.5 Ω)

C．电流表A2(量程为0～3 A，内阻约0.5 Ω)

D．滑动变阻器R(0～10 Ω)

E．开关S一个，导线若干

根据上述器材，在测量R0阻值时应选择________(填序号)为电流表，电路图应选择图甲中哪种接法________(填序号)，经测量定值电阻R0的阻值为3.0 Ω.

(2)之后为了测量该新型电池的电动势和内阻，设计了如图乙所示的实验电路，在图乙中将所选器材连接起来．

(3)根据实验记录的数据作出U ­ I图线如图丙所示，根据图丙可以求出待测新型电池的内阻为________ Ω，电动势为________ V．(结果保留两位有效数字)

2．在用电压表和电流表测一节干电池的电动势和内阻的实验中，图为实验原理图及所需器件图．

(1)在图乙中画出连线，将器材按实验原理图连接成实验电路．

(2)一位同学记录了6组数据并根据这些数据在图中画出了U ­ I图像，根据图像读出电池的电动势E＝________ V，求出电池内阻r＝________ Ω.

3．某同学通过查找资料，自己动手制作了一个水果电池(电动势约为4.5 V，内阻约为1.0 Ω)，现要测量这个电池的电动势E和内阻r，他从实验室借到一个开关、一个滑动变阻器(最大阻值为12 Ω)，一只电压表(量程为0～3 V，内阻约为15 kΩ)，一只电流表(量程为0～0.6 A，内阻约为2 Ω)，一个定值电阻R0＝5 Ω和若干导线．

(1)该同学利用上述器材设计了如图甲所示的实验电路，开关闭合前滑动变阻器接入电路的阻值应调到________(选填“最大”或“最小”).

(2)调整滑动变阻器的阻值后闭合开关S，读取并记录电压表的示数及电流表的示数．改变滑动变阻器滑片的位置，多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电流值I，并以U为纵坐标，以I为横坐标，画出U ­ I的关系图线(该图线为一直线)，如图乙所示．由图线可求得该水果电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)

(3)利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真不相等，理论上E测________E真，r测________r真(两空均选填“>”“<”或“＝”).引起该实验系统误差的主要原因是__________________．

4．某同学分别用图1甲和图1乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻．

(1)在答题纸相应的方框中画出图1乙的电路图；

(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图2所示，则电流I＝________ A，电压U＝________ V；

(3)实验得到如图3所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图1________ (填“甲”或“乙”)；

(4)该电池的电动势E＝________ V(保留三位有效数字)，内阻r＝________ Ω(保留两位有效数字).

微点12　实验：测量电池的电动势和内阻

1．答案：(1)B　a　(2)如图所示　(3)0.75　2.9

解析：(1)定值电阻R0的阻值为3.0 Ω，则电路中可能出现的最大电流为Im＝ A＝1.0 A，则在测量R0阻值时应选择电流表A1；因RV≫R0，则电流表外接，即电路图应选择图甲中的a；(2)实验所选器材连线如图所示；

(3)根据题图丙可以求出待测新型电池的内阻为r＝||－R0＝ Ω－3.0 Ω＝0.75 Ω，电池电动势为E＝U＋Ir＝2.5 V＋0.1×3.75 V≈2.9 V．

2．答案：(1)见解析　(2)1.45　0.75

解析：(1)按照实验原理图将实物电路连接起来，如图所示．(2)图线与U轴交于U1＝1.45 V处，即电池电动势E＝1.45 V．图线与I轴交于I＝0.60 A处，注意此时U2＝1.00 V，由闭合电路欧姆定律知内阻r＝＝ Ω＝0.75 Ω.

3．答案：(1)最大　(2)4.4　0.96　(3)＜　＜　电压表的分流

解析：(1)为保护电表安全，滑动变阻器的阻值应调至最大．(2)由图线与纵轴的交点位置可知，电动势E＝4.4 V；因U＝1.0 V时，电流约为0.57 A，则r＋R0＝||＝ Ω≈5.96 Ω，所以内阻r＝0.96 Ω.

(3)如图所示为电流表外接时电池的U ­I图像，可知E测<E真，由内阻与斜率的关系可知r测<r真．引起该实验系统误差的主要原因是电压表的分流．

4．答案：(1)电路图如图所示　(2)0.40(0.39～0.41均可)　1.30(1.29～1.31均可)　(3)乙　(4)1.52(1.51～1.54均可)　0.53(0.52～0.54均可)

解析：(1)电路图见答案．(2)由实物图可知电流表的量程为0～0.6 A，则电流表的读数为0.40 A，同理可知电压表的量程为0～3 V，电压表的读数为1.30 V．(3)题图1甲中电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，题图1乙中电压表测量的是路端电压，干电池内阻过小，题图1乙中改变滑动变阻器阻值，电压表示数变化不明显，所以直线Ⅰ对应电路是题图1中的乙．(4)由直线Ⅰ可知，电动势的测量值为1.52 V，电池的内阻r＝||＝ Ω≈0.53 Ω.