物理选修310 实验：测定电池的电动势和内阻同步训练题

这是一份物理选修310 实验：测定电池的电动势和内阻同步训练题，共5页。试卷主要包含了00 Ω的定值电阻R0，6 A,0～3 A等内容，欢迎下载使用。



1.在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确的U－I图象，如图2－10－11所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是( )





图2－10－11





A．短路电流


B．电源内阻


C．电源电动势


D．全电路电阻


解析：选B.由闭合电路公式E＝I(R＋r)＝U＋Ir得U＝E－Ir，所以在U－I图象中图线斜率表示电源内阻．故正确答案为B.


2．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法中错误的是( )


A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显


B．应选用内阻较小的电压表和电流表


C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载


D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小


解析：选BD.选用电表时应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表；同时，滑动变阻器的阻值不能太大．如果这样电流较小，电流表读数误差较大，故应选B、D.


3．如图2－10－12所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路．电路中R1、R2为已知阻值的电阻．下列说法中正确的是( )





图2－10－12


A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻


B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻


C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻


D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻


解析：选D.图甲中可用E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)求得电源的电动势和内电阻，图乙中可用E＝U1＋eq \f(U1,R1)r、E＝U2＋eq \f(U2,R2)·r求得电源的电动势和内电阻，而图丙中可用E＝U1＋I1r、E＝U2＋I2r求得电源的电动势和内电阻，故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D正确．


4．某研究性学习小组利用如图2－10－13所示电路测量某电池的电动势E和内电阻r.由于该电池的内电阻r较小，因此在电路中接入了一阻值为2.00 Ω的定值电阻R0.


(1)按照实物连线图在虚线框内画出实验电路图：





图2－10－13


(2)闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读出电压表相应的示数U，并计算出通过电阻箱的电流数值I，为了比较准确地得出实验结论，在坐标纸中画出了如图2－10－14所示的U－I图象，由图象可得：E＝________V，r＝________Ω.





图2－10－14


解析：





(1)电路如图所示．


(2)由U－I图象可知电源的电动势E＝2.0 V，当电源的外电压为U＝1.3 V时，电源中的电流为I＝0.28 A


由E＝U＋Ir′得


r′＝eq \f(E－U,I)＝eq \f(2.00－1.30,0.28) Ω＝2.5 Ω


又r′＝r＋R0，∴r＝r′－R0＝2.5 Ω－2 Ω＝0.5 Ω.


答案：(1)见解析 (2)2.0 0.5


5．现有一特殊电池，它的电动势E约为9 V，内阻r约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图2－10－15甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RA已经测出，阻值为5 Ω，R为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R0为定值电阻，对电路起保护作用．





图2－10－15


(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：


A．10 Ω B．50 Ω


C．150 Ω D．500 Ω


本实验选用哪一种规格的定值电阻最好________．


(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了图2－10－15乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.


解析：(1)回路中的最小电阻R总＝eq \f(E,Im)＝eq \f(9,50×10－3) Ω＝180 Ω，R0为保护电阻，当R＝0时，电源电流也不会超出50 mA，则R0＝R总－r－RA＝135 Ω，C最合适，A、B太小起不到保护作用，D太大，会使电路中的电流测量范围太小．


(2)由闭合电路欧姆定律有E＝I(r＋R0＋RA＋R)


得eq \f(1,I)＝eq \f(r＋R0＋RA＋R,E)＝eq \f(r＋RA,E)＋eq \f(1,E)(R＋R0)＝eq \f(r＋5,E)＋eq \f(1,E)(R＋R0)，图线的斜率为eq \f(1,E)，由图线知斜率k＝eq \f(45－5,4×102)＝eq \f(1,E)得E＝10 V，图线与纵轴截距为eq \f(r＋5,E)＝5，解得r＝45 Ω.


答案：(1)C (2)10 45


6．用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，被测电源是两节干电池串联的电池组．可供选择的实验器材如下：


A．电流表，量程0～0.6 A,0～3 A


B．毫安表，量程0～100 μA,0～100 mA


C．电压表，量程0～3 V,0～15 V


D．滑动变阻器，0～1000 Ω，0.1 A


E．滑动变阻器，0～20 Ω，2 A


F．电键一个，导线若干


(1)为了尽量得到较好效果，电流表应选__________，量程应选________，电压表量程应选________，滑动变阻器应选________．


(2)如图2－10－16有甲、乙两个可供选择的电路，应选________电路进行实验．实验中误差是由于________表的读数比实验值偏________．





图2－10－16


解析：(1)一般干电池允许通过的最大电流为0.5 A，故电流表应该选A，其量程应该选0～0.6 A．两节干电池串联后的电动势为3.0 V，故电压表量程应该选0～3 V．滑动变阻器的最大阻值只需要比电池组的内阻大几倍即可，故选择E.


(2)应该选乙电路，电流表的内阻和滑动变阻器的阻值相差不大，其分压作用不可忽略，而电压表的内阻相对滑动变阻器的阻值来讲大很多，其分流作用可以忽略，故选择乙电路．实验中电压表的示数是路端电压，电流表的示数比干路中的电流略小，所以实验中的误差是由于电流表的读数比实际值偏小所造成的．


答案：(1)A 0～0.6 A 0～3 V E (2)乙 电流 小


7．图2－10－17甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10000 Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表．





图2－10－17


(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．


(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至______(填“a端”、“中央”或“b端”)．


(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2，多次改变滑动端c的位置，得到的数据为


在图2－10－18所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2曲线．





图2－10－18


(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(保留两位小数)


(5)该电路中电源输出的短路电流Im＝________ A.


解析：(1)连线如图甲所示 (2)接通开关前应使滑动变阻器接入电路时阻值最大，故应使移动端c移动至b端．








(4)由图乙知纵轴截距为0.149 mA，


故电动势E＝10000×0.149×10－3 V＝1.49 V.


由闭合电路欧姆定律可得内阻r＝eq \f(E－I1×104,I1＋I2)


＝0.60 Ω.


(5)短路电流Im＝eq \f(E,r)＝2.5 A.


答案：见解析 I1(mA)
0.120
0.125
0.130
0.135
0.140
0.145
I2(mA)
480
400
320
232
140
68