2019-2020年高中物理 第二章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1.doc

2019-2020年高中物理 第二章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-11由EUIr知，只要測(cè)出U、I的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，因此用電壓表、電流表加上一個(gè)可變電阻就能測(cè)E、r，電路圖如圖1所示圖1若采用此方法，為了減小誤差，可以多測(cè)幾組I和U的數(shù)據(jù)，分別列出若干組聯(lián)立方程求出若干組E和r，最后以E的平均值和r的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果或以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)此時(shí)大致可以看出這些點(diǎn)呈直線分布，如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，應(yīng)該把它剔除用直尺畫一條直線，使盡量多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)能均勻分布在直線兩側(cè)，這條直線就能很好地代表UI關(guān)系，這條直線與U軸的交點(diǎn)表示I0，屬于斷路的情況，這時(shí)的電壓U等于電動(dòng)勢(shì)，這條直線與I軸的交點(diǎn)表示U0，屬于短路的情況，根據(jù)短路電流I短跟電源內(nèi)阻r、電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系r，就可計(jì)算出電源的內(nèi)阻2由EIRIr可知，只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材有電源、開(kāi)關(guān)、變阻箱、電流表，電路圖如圖2所示圖23由EUr知，如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材是電源、開(kāi)關(guān)、變阻箱、電壓表，電路圖如圖3所示圖34用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)電源，以使電壓表讀數(shù)變化明顯B應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過(guò)載D使滑動(dòng)變阻器阻值盡量大一些，測(cè)量誤差才小答案BD解析選用電表時(shí)應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表；同時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值不能太大，如果太大不便于調(diào)節(jié)5為測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，待測(cè)電池、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線配合下列儀器可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A一只電流表和一只電阻箱B一只電壓表和一只電阻箱C一只電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器D一只電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器答案AB解析由EIRIr知測(cè)E、r用一只電流表測(cè)電流，用電阻箱改變外電阻并可讀出阻值，只要獲得兩組I、R數(shù)據(jù)即可求得E、r，用滑動(dòng)變阻器無(wú)法確定接入電路的電阻，故A正確，C不可行；由EU·r知測(cè)E、r用一只電壓表和一只電阻箱可獲得兩組U、R值求出E、r，故B可行；若用一只電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器不可以，因滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值無(wú)法確定，故D不能達(dá)到目的【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理1在測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，電源的電動(dòng)勢(shì)約為6 V，內(nèi)阻約為0.5 ，電流表的內(nèi)阻為0.5 ，電壓表的內(nèi)阻為6 k.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)當(dāng)采用的電路是選項(xiàng)中的()答案A解析電流表的內(nèi)阻與電源的內(nèi)阻差不多，采用電流表外接法B圖測(cè)的實(shí)際上是電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻之和，誤差較大，故選A、D圖錯(cuò)誤，C圖無(wú)法測(cè)出2圖4是根據(jù)某次測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作出的UI圖象，下列關(guān)于這個(gè)圖象的說(shuō)法中正確的是()圖4A縱軸截距表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)，即E3.0 VB橫軸截距表示短路電流，即I00.6 AC根據(jù)r，計(jì)算出待測(cè)電源內(nèi)阻為5 D根據(jù)r|，計(jì)算出待測(cè)電源內(nèi)阻為1 答案AD解析由于縱坐標(biāo)并非從零開(kāi)始，故橫軸截距不是短路電流，內(nèi)阻r| 1 .知識(shí)點(diǎn)二電路的連接3如圖5所示是測(cè)量?jī)晒?jié)干電池組成的串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)所用器材，用實(shí)線將它們連成實(shí)驗(yàn)電路圖5答案見(jiàn)解析圖解析甲首先畫出實(shí)驗(yàn)電路圖如右圖甲所示依據(jù)電路圖連接實(shí)物圖如圖乙所示因?yàn)榇郎y(cè)電源電動(dòng)勢(shì)約為3 V，所以電壓表選用03 V的量程；干電池的允許電流一般在0.5 A左右，所以電流表應(yīng)選用00.6 A的量程；還有一點(diǎn)就是注意開(kāi)關(guān)閉合前，要使變阻器接入電路的阻值盡量大些，保護(hù)電流表，以防燒壞乙方法總結(jié)連接實(shí)物電路圖時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：(1)先畫出原理圖，這是連接實(shí)物的依據(jù)(2)先接干路，再接支路，例如本題中電壓表可看做支路，因此先把電源、開(kāi)關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器依順序連成閉合電路，最后再把電壓表的正負(fù)接線柱連接到相應(yīng)的位置(3)注意電源的正負(fù)極、電表的正負(fù)接線柱、電表量程的選擇以及滑動(dòng)變阻器接線柱的合理選用【方法技巧練】一、實(shí)驗(yàn)器材的選擇方法4用如圖6所示電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用除電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：圖6(a)電流表(量程0.6 A、3 A)；(b)電壓表(量程3 V、15 V)；(c)定值電阻(阻值1 、額定功率5 W)；(d)定值電阻(阻值10 、額定功率10 W)；(e)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍010 、額定電流2 A)；(f)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0100 、額定電流1 A)那么：(1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇_ V，電流表的量程應(yīng)選擇_ A；R0應(yīng)選擇_ 的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_ 的滑動(dòng)變阻器(2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_答案(1)30.61010(2)電壓表的分流解析(1)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，所以電壓表量程選擇3 V即可，一節(jié)干電池的允許電流在0.6 A以下，因此電流表量程選擇0.6 A即可R0起保護(hù)作用使電路中的電流在0.6 A以下，若選用定值電阻10 ，估算最大電流為Imax<A0.3 A則電流表指針指在半刻度以下，測(cè)量誤差太大，因此定值電阻應(yīng)選用1 .若選用滑動(dòng)變阻器0100 的，則使用范圍太小，不方便操作，因此選用滑動(dòng)變阻器010 即可(2)電流表應(yīng)測(cè)量通過(guò)電源的電流，但由于電壓表的分流作用，電流表實(shí)際測(cè)量的電流值比通過(guò)電源的電流小，所以引起該實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是電壓表的分流二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法5用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，所用電路如圖7(a)所示，一位同學(xué)測(cè)得的六組數(shù)據(jù)如下表所示.組別123456電流I/A0.120.200.310.320.500.57電壓U/V1.371.321.241.181.101.05(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出UI圖線圖7(2)根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E_ V，電池的內(nèi)阻r_ .答案(1)見(jiàn)解析圖(2)1.450.69解析本題考查用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力作圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，個(gè)別偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍去，圖線如下圖所示由圖線與縱軸的交點(diǎn)可得電動(dòng)勢(shì)E1.45 V，再讀出圖線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)(1.00,0.65)，由EUIr得r0.69 .點(diǎn)評(píng)在畫UI圖象時(shí)，要盡量使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去，這樣可減少偶然誤差，提高測(cè)量精度6在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，用電源、電阻箱、電壓表連成如圖8所示的電路一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：圖8R/2.03.06.0101520U/V1.301.361.411.481.491.50根據(jù)這些數(shù)據(jù)選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸，并在圖9所示的方格紙上畫出圖線，根據(jù)圖線讀出電源的電動(dòng)勢(shì)E_ V，求得電源的內(nèi)阻r_ .圖9答案1.530.35解析由記錄的六組數(shù)據(jù)可求出各電阻值時(shí)的電流，由題表可得下表UI值：U/V1.301.361.411.481.491.50I/A0.650.450.240.150.100.075用縱軸表示U，橫軸表示電流I.用描點(diǎn)法描出UI圖線(如下圖所示)，縱坐標(biāo)上截距為1.53 V，所以E1.53 V由EU1Ir1.3 V0.65 A·r1.53 V，得r0.35 .三、測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻7在做測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)時(shí)備有下列器材可供選用A干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V)B直流電流表(量程為00.63 A,0.6 A擋內(nèi)阻為0.10 ，3 A擋內(nèi)阻為0.025 )C直流電壓表(量程為0315 V,3 V擋內(nèi)阻為5 k，15 V擋內(nèi)阻為25 k)D滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為015 ，允許最大電流為1 A)E滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為01 000 ，允許最大電流為0.5 A)F開(kāi)關(guān)G導(dǎo)線若干H電池夾(1)將選定的器材按本實(shí)驗(yàn)要求的電路(系統(tǒng)誤差較小)給圖10所示的實(shí)物圖連線圖10(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，畫出的UI圖象如圖11所示，可得待測(cè)電池的內(nèi)阻r_ .圖11答案(1)如下圖所示(2)1解析(1)實(shí)物連接圖如上圖所示，首先是儀器選擇，只有1節(jié)干電池，故電壓表選C(03 V)；整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路中只要不造成短路現(xiàn)象，在此實(shí)驗(yàn)中電池放電電流也不宜超過(guò)0.6 A為宜，故電流表量程應(yīng)選B(00.6 A)；由以上知滑動(dòng)變阻器應(yīng)選D(015 )；還要用開(kāi)關(guān)F、導(dǎo)線G和電池夾H.其次是電路選擇，題目要求系統(tǒng)誤差較小，應(yīng)采用右圖所示的電路所以選用器材代號(hào)為：A、B(00.6 A)、C(03 V)、D(015 )、F、G、H.(2)由UI圖象可知E1.5 V，r 1 .點(diǎn)評(píng)恰當(dāng)選擇器材是做好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)要遵循科學(xué)性、準(zhǔn)確性、安全性的原則此處還應(yīng)特別注意，圖象縱坐標(biāo)不是從零開(kāi)始，所以r .1下列給出多種用伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既能減小偶然誤差又直觀、簡(jiǎn)便的是()A測(cè)出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組EU1I1r和EU2I2r，求出E和rB多測(cè)幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值C測(cè)出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出UI圖象，再根據(jù)圖象求E、rD多測(cè)幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢(shì)E，再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻r答案C解析A中只測(cè)兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；B中計(jì)算E、r平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；D中分別求I、U的平均值是錯(cuò)誤的做法2. 用如圖12所示的電路測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出了如圖13所示的UI圖象，由圖象可知()圖12圖13A電池電動(dòng)勢(shì)為1.40 VB電池內(nèi)阻值為3.50 C外電路短路時(shí)的電流為0.40 AD電壓表的示數(shù)為1.20 V時(shí)，電流表的示數(shù)I約為0.20 A答案AD解析圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電池的電動(dòng)勢(shì)E1.40 V；電池內(nèi)阻r 1 ；根據(jù)EUIr，代入數(shù)據(jù)得I A0.20 A.3. 有三組同學(xué)分別測(cè)量三節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，利用圖線處理測(cè)得的數(shù)據(jù)，畫出UI圖線如圖14所示，則三組同學(xué)測(cè)得的干電池電動(dòng)勢(shì)Ea、Eb、Ec大小關(guān)系是_，內(nèi)電阻ra、rb、rc大小的關(guān)系是_(用“>”、“”或“<”表示)圖14答案EaEb>Ecrb>ra>rc4. 用一只高阻值的電壓表和電阻箱，可以測(cè)得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，按圖15所示連接電路，實(shí)驗(yàn)時(shí)先閉合S1，從電壓表中讀得U12 V，再閉合S2，改變電阻箱的電阻，當(dāng)R24 時(shí)，U21 V，由上述數(shù)據(jù)可知，該電池的電動(dòng)勢(shì)E_，內(nèi)阻r_.圖15答案2 V24 解析由題意可知，電壓表內(nèi)阻為高阻值，則在先閉合S1時(shí)，U1E2 V；當(dāng)再閉合S2且R24 ，U21 V時(shí)，I A，由閉合電路電壓關(guān)系有U內(nèi)EU21 V則r24 .5在“測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，已連接好部分實(shí)驗(yàn)電路(1)按如圖16甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，把圖乙中剩余的電路連接起來(lái)(2)在如圖乙所示的電路中，為避免燒壞電表，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于_端(填“A”或“B”)圖16(3)圖17是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的UI圖象，由圖可知，電源的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ .圖17答案(1)見(jiàn)解析(2)B(3)1.51.0解析(1)電路連接如右圖(2)閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值應(yīng)該最大，故滑片應(yīng)置于B端(3)由圖象可知，電源電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻r 1.0 .6給你一個(gè)伏特表、一個(gè)電阻箱、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線等，如何根據(jù)閉合電路歐姆定律測(cè)出一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻(1)畫出電路圖圖18(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將電阻箱撥到45 時(shí)，伏特表讀數(shù)為0.90 V；若將電阻箱撥到圖18甲所示的_ 時(shí)，伏持表的讀數(shù)如圖乙所示是_ V.(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，可以算出該節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)電阻r_ .答案(1)電路圖如下圖所示(2)1101.10(3)1.30207用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電流表和電壓表的內(nèi)電阻分別為0.1 和1 k，如圖19所示為所需的器材圖19(1)請(qǐng)你把它們連成實(shí)驗(yàn)電路，注意兩個(gè)電表要選用適當(dāng)量程，并要求變阻器的滑動(dòng)片在左端時(shí)其電阻值最大(2)一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見(jiàn)下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖20中畫出UI圖線，根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ .I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05圖20答案(1)按要求連實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖(2)UI圖線1450.698. 某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖21所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖22所示的R圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E_ V，r_ .圖21圖22解析解法一：特殊值代入法從圖象中取兩個(gè)點(diǎn)A和B，如圖所示，從圖象中讀出A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為A(1.0,2)，B(2.0,5)，由此可得I11.0 A時(shí)，R12 ；I20.5 A時(shí)，R25 ，把這兩組數(shù)據(jù)代入下面的方程組可解得E3 V，r1 .解法二：斜率、截距法由EI(Rr)得Rr，所以R圖象的斜率表示E，即E V3 V；截距為電源內(nèi)阻的負(fù)值，即r1 .