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课时跟踪练49 电池电动势和内阻的测量
基础应用练
1.(2022·河北张家口一模)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中:
(1)按图甲所示的实验电路,用笔画线代替导线把图乙中的实物电路连接完整。
(2)图丙是根据实验数据作出的U-I图像,由图可知,电源的电动势E=________V,内阻r=________Ω。
答案:(1)见解析图 (2)1.5 1
解析:(1)实物电路图如图所示。
(2)由题图丙可知,电源的U-I图像与纵轴交点的纵坐标值是1.5,则电源电动势E=1.5 V,电源内阻
r== Ω=1 Ω。
2.(2022·上海嘉定二模)某实验小组为了测量一个量程为3 V的电压表的内电阻RV,设计了以下实验方案,甲图为实验电路图,图中电压表为待测电压表,R为电阻箱。
(1)小明的实验步骤如下:先将电阻箱电阻调至0,闭合开关S,电压表读数如图乙所示,读出此时电压U1=________V;然后调节电阻箱的阻值至适当值,读出电阻箱阻值R和此时电压表的电压U2,忽略电源内阻,则电压表电阻的测量结果RV=________(用符号U1、U2和R表示);如果考虑电源内阻,则测量结果RV与真实值比较________(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)小李的实验步骤如下:闭合开关S,多次调节电阻箱,读出电阻箱阻值R及对应电压表的电压U,作出-R图像如图丙所示,不考虑电源内阻,从图像可知电压表内阻的测量值为________Ω;如果已知电源内电阻为r(Ω),则电压表内阻的真实值为________Ω。
答案:(1)2.95(2.93~2.98) 偏大 (2)a a-r
解析:(1)电压表量程为3 V,由题图乙所示表盘可知,其分度值为0.1 V,示数为2.95 V;
忽略电源内阻,根据题图甲所示电路图,由闭合电路的欧姆定律得E=U+IR=U+R
由题意得E=U1,E=U2+R
解得电压表内阻RV=;
考虑电源内阻满足E=U1+r,E=U2+(R+r)
解得RV=-r
由此可知,考虑电源内阻时,电压表内阻测量值偏大。
(2)不考虑电源内阻,由题图甲所示电路图,根据闭合电路欧姆定律得
E=U+IR=U+R
整理得=·R+
由题图丙所示-R图像可知,图像的斜率
k===
纵轴截距b=
解得电压表内阻RV=a;
考虑电源内阻,由题图甲所示电路图,根据闭合电路欧姆定律得
E=U+I(r+R)=U+(r+R)
整理得=R++
由题图丙所示-R图像可知,图像的斜率
k===
纵轴截距b=+
解得电压表内阻RV=a-r。
素养提升练
3.(2022·四川成都二模)某实验小组欲用伏安法测量一合金导线的电阻率,其电阻Rx大约为200 Ω,可选用的实验器材如下:
直流电源(电动势4 V,内阻不计)
电压表V(量程0~3 V,内阻约5 kΩ)
电流表A(量程0~3 mA,内阻RA=4 Ω)
滑动变阻器R(最大阻值1 kΩ)
定值电阻R1(阻值等于1 Ω)
定值电阻R2(阻值等于10 Ω)
开关
导线若干
(1)用螺旋测微器测量合金导线的直径d,示数如图甲所示,则读数为________cm。
(2)测量电路如图乙所示,为了使测量结果更加准确,定值电阻应选择________(选填“R1”或“R2”)。
(3)根据电路图连接电路,闭合开关,电压表的示数为U=2.1 V,电流表的示数为I=2.0 mA,则合金导线的电阻为________Ω。
答案:(1)0.170 0 (2)R1 (3)209.2
解析:(1)螺旋测微器的读数:固定刻度的读数+可动刻度读数×精度值=1.5 mm+20.0×0.01 mm=1.700 mm=0.170 0 cm。
(2)由于电压表量程为0~3 V,Rx阻值约为200 Ω,可知最大电流约为15 mA,电流表的量程太小,为了测量结果更加准确,需要扩大量程,选定值电阻R1,刚好量程扩大5倍,这样测Rx的电流误差才小。
(3)电流表与定值电阻R1并联后其电阻为RA′== Ω,合金导线的电阻为Rx=-RA′= Ω- Ω=209.2 Ω。
4.(2021·浙江1月选考)在“测定电池的电动势和内阻”实验中,
(1)用如图甲所示的电路图测量,得到的一条实验数据拟合线如图乙所示,则该电池的电动势E=________V(保留3位有效数字),内阻r=________(保留2位有效数字);
(2)现有如图丙所示的实验器材,照片中电阻箱阻值可调范围为0~9 999 Ω,滑动变阻器阻值变化范围为0~10 Ω,电流表G的量程为0~3 mA、内阻为200 Ω,电压表的量程有0~3 V和0~15 V。请在图丙中选择合适的器材,在图丁的方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图。
答案:(1)1.46(1.45~1.47均可) 0.64(0.63~0.67均可)
(2)见