2021学年高中物理课时作业12学生实验测量电源的电动势和内阻含解析教科版选修31

1课时作业12学生实验：测量电源的电动势和内阻时间：45分钟一、单项选择题1．在“测定电源电动势和内阻”的实验中，为使实验效果明显且不损坏仪器，应选择下列哪种电源较好(A)A．内阻较大的普通干电池B．内阻较小的普通蓄电池C．小型交流发电机D．小型直流发电机解析：为了使电路中路端电压变化比较明显，应使用内阻较大的干电池．2.如图所示是利用电压表和电流表测定a、b两节电池的电动势和内阻实验时作出的U­I图线，由图线可知(A)A．Ea＞Eb，ra＞rbB．Ea＞Eb，ra＜rbC．Ea＜Eb，ra＞rbD．Ea＜Eb，ra＜rb解析：图线与U轴的交点表示电动势，故Ea＞Eb，图线斜率的绝对值表示电源内阻，即ra＞rb，故A正确．3．下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是(C)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图象，再根据图象求出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为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻r解析：A中只测量两组数据求出E、r，偶然误差较大；B中计算E、r平均值虽然能减2小误差，但太繁琐；D中分别求I、U的平均值是错误的做法．4．如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的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(D)A．只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻B．只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻C．只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻D．三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内电阻解析：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＋U1R1r、E＝U2＋U2R2r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．5．“测定电源的电动势和内阻”的实验中，下列注意事项中错误的是(B)A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B．应选用内阻较小的电压表和电流表C．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D．根据实验记录的数据作U­I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧解析：该实验电流表的内阻对实验没有影响，电压表的内阻对实验有影响，电压表的内阻越大，实验的误差越小，故应选内阻较大的电压表．二、多项选择题6．下图是根据某次实验记录数据画出的U­I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是(AD)3A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E＝3VB．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6AC．根据r＝EI短，计算出待测电源内阻为5ΩD．根据r＝ΔUΔI，计算出待测电源内阻为1Ω解析：在U­I图象中，在U轴的截距表示电路中电流为零时的路端电压，即电源电动势，故选项A正确；U­I图象中在电流轴上的截距不一定为短路电流，要注意坐标原点是否为(0,0)，即是否路端电压为零，故选项B、C错误；图线的斜率的绝对值为该电源的内阻，故选项D正确．7．如图在测定电池的电动势和内电阻实验的实物连接图中，电流表和电压表的正接线都尚未连接，为了做这个实验，应该把(AC)A．电流表正接线柱与c点相连B．电流表正接线柱与b点相连C．电压表的正接线柱与a点相连D．电压表的正接线柱与c点相连解析：4测量电池电动势和内阻的实验电路如图所示．所以电流表的正极接线柱应与滑动变阻器的c或d连接，故选项A对，选项B错；电压表另一端应接电源的正极，即a点，故选项C对，选项D错．8．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验．图中电流表的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表的量程为3V，内阻约6kΩ；Ⓖ为小量程电流表；电源电动势约3V，内阻较小，下列电路中正确的是(AB)三、非选择题9.用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：5(a)电流表(量程0.6A、3A)；(b)电压表(量程3V、15V)；(c)定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W)；(d)定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)；(e)滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流2A)；(f)滑动变阻器(阻值范围0～100Ω、额定电流1A)．那么(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择3V，电流表的量程应选择0.6A；R0应选择1Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是0～10Ω的滑动变阻器．(2)引起该实验系统误差的主要原因是电压表分流．解析：一节干电池的电动势约为1.5V，故电压表的量程应选用3V，若选用10Ω的定值电阻，电路中的最大电流约0.15A，对电流表而言，选用0.6A量程，指针偏转角度也较小，测量误差较大，故应选用1Ω的定值电阻，电流表选0.6A量程，滑动变阻器选用0～10Ω、额定电流2A．本实验的系统误差来源于电压表分流造成的误差．10．在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到最大值．(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是2.(选填“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点，绘出的1U­R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在1U坐标轴上6的截距为b，则该电源的电动势E＝1kR0，内阻r＝bk－R0.(用k、b和R0表示)解析：(1)电阻箱接入回路中的电阻越大，回路电流越小，起保护电源，防止烧坏电压表的作用．(2)方案1中电阻箱接入电路的电阻太大，电压表示数太小，误差太大．因此采用方案2.(3)由闭合电路欧姆定律可知ER0＋R＋r＝UR0，1U＝1ER0R＋R0＋rER0，所以1ER0＝k，R0＋rER0＝b，解之得：E＝1kR0，r＝bk－R0.11．某兴趣小组的同学用一个光伏电池(俗称太阳能电池)在正常光照环境下给标有“U”的小灯泡供电，发现灯泡并不发光，检查灯泡、线路均没有故障．甲、乙同学对此现象的原因进行了猜想与分析后，均认为电池内阻可能太大．为了验证猜想，甲同学用欧姆表直接连接在电池的两极，欧姆表的示数为30Ω；乙同学则先将灵敏电流表(内阻可忽略)直接连接在电池的两极，测得电流为0.74mA，后将电压表(内阻约为50kΩ)单独连接电池的两极，测得电压为1.48V，解得r＝UI＝1.480.74×10－3Ω＝2×103Ω.(1)根据甲、乙两同学的测量所得数值判断，此光伏电池的内阻Rg大小应A.A．略大于2kΩB．等于2kΩC．略小于2kΩD．略大于30ΩE．略小于30Ω(2)若你是兴趣小组中的一员，为测定光伏电池的电动势和内阻，在上述甲、乙两同学测量结果的基础上，请设计一个合理且具备操作性的实验电路图．提供的实验器材有：电流表A1(量程0～0.6A，内阻r1＝1Ω)；电流表A2(量程0～1mA，内阻r2＝100Ω)；电阻箱R1(0～99.99Ω)；电阻箱R2(0～9999Ω)；导线若干、开关．请在虚线框中画出测量光伏电池的电动势和内阻的实验电路图(所选用的器材请在图中用对应的符号标出)．7答案：见解析图(3)多次改变电阻箱的阻值R，测出相应的电流表读数I.根据实验测得的数据描点，绘出的1I­R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在1I坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝1k，内阻r＝bk－r2(用题中所给字母表示)．解析：(1)由于用电压表直接测量时，所测得的电压值略小于电动势，因此由该值计算出来的电阻应偏小，故说明电源内阻应略大于测量值，故选A.(2)因没有给出电压表，故应采用电流表和电阻箱串联的方式进行测量；由于内阻略大于2×103Ω，而电动势约为1.5V，故电流小于1mA，故电流表选择A2，电阻箱选择R2，电路图如图所示．(3)由图示电路图可知，电源电动势E＝I(r＋R＋r2)，则1I＝1ER＋r＋r2E，图象1I­R的斜率k＝1E，在纵轴的截距b＝r＋r2E，则电源电动势E＝1k，电源内阻r＝bk－r2.