人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律12-3实验：电池电动势和内阻的测量练习含答案

第十二章电能能量守恒定律3实验：电池电动势和内阻的测量【基础巩固】1.(多选)用图像法计算电动势和内阻时,先要描点,就是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点.下列说法正确的是()A.这些点应当准确地分布在一条直线上,即U-I图像应通过每个点B.这些点应当基本在一条直线上,由于误差不能避免,所以U-I图像不可能通过每一个点C.不在U-I图像上的点应当大致均衡地分布在图线两侧D.个别偏离直线太远的点,应当舍去答案:BCD2.(多选)某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω,连接的实物图如图所示.下列说法正确的是()A.滑动变阻器不起改变电路电阻的作用B.电流表接线有错C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥答案:ABD3.某研究性学习小组在学习了原电池原理后,将铜片和锌片插入新鲜的橙子中制成一个水果电池,并利用下列所给器材测量橙子电池的电动势E和内阻r.A.待测水果电池(电动势E约为2V,内阻r约为几百欧姆)B.滑动变阻器R1(最大阻值为100Ω,额定电流为1A)C.滑动变阻器R2(最大阻值为1000Ω,额定电流为0.1A)D.电流表A(量程为0~3mA,内阻为20Ω)E.电压表V(量程为0~3V,内阻约为3kΩ)F.开关S,导线若干(1)研究小组设计了甲、乙两种电路,应选择(选填“甲”或“乙”)电路.滑动变阻器应选择.

甲乙丙(2)根据选择的电路,移动滑动变阻器的滑片,得到电压表示数U与电流表示数I的多组数据,作出U-I图像如图丙所示,根据图像和题中所给信息,得到该水果电池的电动势E=V,内阻r=Ω.

(3)如果不考虑偶然误差,根据选择的电路,电动势的测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值.

解析:(1)电流表A的内阻已知,采用内接法可以避免系统误差,因此选择甲电路;为了调节过程中电流变化明显,滑动变阻器最大阻值应当比待测电源内阻大,所以滑动变阻器应选择R2.(2)由闭合电路欧姆定律可得E=U+I(r+RA),整理得U=-I(r+RA)+E,根据题图丙可知,纵截距为E=2.0V,斜率绝对值为r+RA=2.0−1.02×10-3Ω=500Ω,则内阻r=500Ω-20Ω=(3)由于电流表A的内阻已知,故测得的电动势无系统误差,测量值等于真实值.答案:(1)甲R2(2)2.0480(3)等于4.太阳能电池利用半导体“P-N结”受光照射时的光伏效应发电,把太阳能转化为电能.为探究太阳能电池在光照一定的情况下,电流随路端电压的变化规律,某同学设计的实验电路图如图所示.经过测量得到的数据如下:测量次数输出电压/V输出电流/mA106.620.656.431.196.041.605.351.854.661.984.072.063.482.103.092.162.4102.202.0112.221.5122.251.2132.290.4(1)根据题目给出的数据,第8次测量时,电阻箱的阻值为Ω(保留两位有效数字),此数值比电阻箱的真实阻值(选填“偏大”“偏小”或“相同”).

(2)下图是根据图表数据作出的电流随电压变化的图像.根据图像可知,此太阳能电池的电动势E=V(保留两位有效数字),内阻随着输出电压的增加而(选填“增大”“减小”或“不变”).

解析:(1)根据欧姆定律可知R=UI=2.10V3.0×10-3A=7.0由于电流表的分压作用,使得电阻箱两端的电压测量值比真实值偏大,则电阻测量值偏大.(2)根据闭合电路欧姆定律可知E=U+Ir,整理得I=-1rU+E根据上述表达式和图像可知,当I=0时,E=U=2.3V.随着电压U增大,图线的倾斜程度增大,即-1r增大,可判断r答案:(1)7.0×102偏大(2)2.3减小【拓展提高】5.一实验小组利用如图甲所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5V)和内阻r(小于2Ω).图中电压表量程为0~1V,内阻RV=380.0Ω;定值电阻R0=20.0Ω;电阻箱R,最大阻值为999.9Ω;S为开关.按电路图连接电路.完成下列填空.(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选Ω(填“5.0”或“15.0”);

(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;(3)根据图甲所示电路,用R、R0、RV、E和r表示1U,得1U=(4)利用测量数据,做1U-R甲乙(5)通过图乙可得E=V(保留两位小数),r=Ω(保留一位小数);

(6)若将图甲中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为E',由此产生的误差为E'-EE×100%=解析:(1)由题图甲知,定值电阻与电压表并联,总电阻R并=R0RV19Ω,干路允许的最大电流为Im=U0R并电路中的总电阻最小值约为Rmin=EIm=1.51闭合开关前电阻箱接入电路的电阻值R=Rmin-R并-r>7.5Ω,因此闭合开关前电阻箱接入电路的电阻值选15.0Ω.(3)根据图甲所示电路:E=U+I(r+R),干路电流I=URV+联立整理得1U=rR0(5)由以上分析可知,结合图乙图像取点如图所示:图像斜率k=1.48-1.0223.5-10V-1Ω-1≈0.0341V-1Ω-1=20.0Ω,解得E≈1.54V,将1U=1.48V-1,R=23.代入1U=rR0解得r=0.9Ω.(6)由以上结论可知,