作业(9) 电池的电动势和内阻的测量-【假期作业】2024年新教材高二物理寒假假期作业

　电池的电动势和内阻的测量 知识点　电池电动势和内阻的测量 1.方案一：由一只电压表、一只电流表和一个滑动变阻器测量，电路图如图所示，则有E＝U＋Ir。 2.方案二：由一只电压表和一个电阻箱测量，电路图如图所示，则有E＝U＋r。 3.方案三：由一只电流表和一个电阻箱测量，电路图如图所示，则有E＝I(R＋r)。 1.在测定两节干电池电动势和内阻的实验中，某同学用到的器材有一个电压表、一个电阻箱、一个定值电阻R0、一个开关S、两节干电池、若干导线，其实验实物图如图甲所示。 (1)改变电阻箱的阻值R，用图甲中的电压表测出多组电阻箱两端的电压U。实物图甲中已连接好部分电路，请按照实验要求将剩余部分电路连接好。 (2)在坐标纸上作出与的关系图像如图乙所示，结合图像计算出两节干电池的电动势E＝___________，内阻r＝___________。(结果用a、b和R0表示) (3)另一位同学将图甲电压表的导线改接在R0的c、d端，改变电阻箱的阻值R，测出多组电压表的数据U，若用图像法测算电源的电动势和内阻，为了使得到的图像是一条直线，则该同学应描绘___________(填字母)。 A. ­图像　　　 B.U­R图像 C. ­R图像 D.U­R2图像 2.(2024·北京卷)某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池，并用数字电压表(可视为理想电压表)和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r，实验电路如图1所示。连接电路后，闭合开关S，多次调节电阻箱的阻值R，记录电压表的读数U，绘出图像，如图2所示，可得：该电池的电动势E＝_________V，内阻r＝ ________kΩ。(结果保留两位有效数字) 1.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(　　) A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B.一个伏特表和多个定值电阻 C.一个安培表和一个电阻箱 D.两个安培表和一个滑动变阻器 2.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(　　) 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r B.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UI图像，再根据图像求出E、r D.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阻r 3.某同学要测量电池电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，其中R0＝6 Ω。 (1)请根据电路图将图乙的实物图连接完整。 (2)闭合电键后调节滑动变阻器的滑片，测出多组电压和电流的值，根据测得的数值作出U­I图像如图丙所示，则电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(结果均保留3位有效数字)，电路中R0的作用是_________________________________________________________________。 (3)误差分析，主要原因是电压表的________作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流________(填“大”或“小”)。 4.某同学测量多用电表内部电池的电动势和内阻，实验中可提供的器材有 A.多用电表(含待测电池) B.定值电阻R0 C.电阻箱R(阻值范围0～999.9 Ω) D.开关一个，导线若干 甲 (1)用多用电表测量R0的阻值，将选择开关旋转到欧姆挡“×1”位置，红黑两表笔短接，调节图甲中________(填“S”“T”或“K”)，使指针指向欧姆零点，再将R0接在红、黑表笔间，由图甲读出R0＝________Ω。 (2)将选择开关旋转至电流挡，在闭合开关前，连接好的电路如图乙所示，该同学在操作上存在的不妥之处为________________________________________________________________________。 乙 (3)改变电阻箱的阻值R，得到几组R和电流挡读数I的数据，作出如图丙所示的图像，图像的斜率为k，截距为－b，则可得到电池的电动势为________，内阻为________(用题目中给出的符号表示)。 丙 (4)实验中未考虑多用电表电流挡的内阻，对电池电动势的测量________(填“有”或“无”)影响。 5.(2022·全国甲卷)某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E(电动势1.5 V，内阻很小)，电流表A(量程10 mA，内阻约10 Ω)，微安表G(量程100 μA，内阻Rg待测，约1 kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)，定值电阻R0(阻值10 Ω)，开关S，导线若干。 (1)将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图。 (2)某次测量中，微安表的示数为90.0 μA，电流表的示数为9.00 mA，由此计算出微安表内阻Rg＝________Ω。 6.(2024·吉林卷)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为R0)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。 (1)实验步骤如下： ①将电阻丝拉直固定，按照图(a)连接电路，金属夹置于电阻丝的________(填“A”或“B”)端； ②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L； ③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图(c)中图线I； ④按照图(b)将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图(c)中图线Ⅱ。 (2)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势E＝________。 (3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2，若＝n，则待测电池的内阻r＝________(用n和R0表示)。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 作业(九)　电池的电动势和内阻的测量 [跟踪训练] 1.解析　(1)因电源是两节干电池，选取电压表量程为0～3 V，电路图连接如图所示。 (2)由闭合回路欧姆定律可知E＝U＋(R0＋r)，整理可得＝＋×，因为纵轴截距b＝，所以E＝。因为斜率＝，可得r＝－R0。 (3)由闭合回路欧姆定律可知E＝U＋，整理可得＝＋＋×R，所以应描绘的是 ­R图像。 答案　(1)见解析图　(2)　－R0　(3)C 2.解析　由闭合电路欧姆定律得E＝U＋r，解得U＝－r＋E，结合题图2可得E＝1.0 V，r＝|k|＝ Ω≈3.3 kΩ。 答案　1.0　3.3 [综合训练] 1.D　根据闭合回路欧姆定律可得E＝U＋Ir，可测量多组数据列式求解，A正确；根据欧姆定律可得E＝(r＋R)，测量多组数据可求解，B正确；根据欧姆定律可得E＝I(R＋r)，可测量多组数据列式求解，C正确；两个安培表和一个滑动变阻器，由于不知道滑动变阻器电阻，故无法测量，D错误。 2.C　根据两组测量数据可以算出一组E、r值，但不能减少偶然误差，故A错误；原理可行，但不符合题目中“直观、简便”的要求，故B错误；采用图像法处理实验数据，直观、同时减小了偶然误差，故C正确；该做法是错误的，不能求出I、U的平均值，然后应用欧姆定律求出电阻阻值，故D错误；故选C。 3.解析　(1)根据电路图，连接实物图如图所示。 (2)路端电压与干路电流的关系有U＝E－I(r＋R0) 结合题图丙可知纵轴交点表示电动势E＝5.60 V 根据图线斜率意义有r＋R0＝＝ Ω 解得r＝2.00 Ω 为了减小读数引起的偶然误差，应该使电压表的示数变化明显一些，电路中R0的作用就是使电压表的示数变化明显。 (3)根据U＝E－I(r＋R0)可知，U是路端电压，I应该是干路电流，而实际上电流表测量的不是干路电流，因此，该实验的主要误差在于电压表的分流，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流小一些。 答案　(1)见解析图　(2)5.60　2.00　使电压表的示数变化明显　(3)分流　小 4.解析　(1)欧姆调零应该调节欧姆调零旋钮，即旋钮T，选择开关旋转到欧姆挡“×1”位置，故R0＝22 Ω。 (2)在闭合开关前，电路中串联的电阻箱要调节到最大，所以操作中存在的不足之处是：电阻箱阻值为零。 (3)根据图乙，利用闭合电路欧姆定律可得E＝I(R0＋R＋r)，变化成R＝E·－R0－r 可得图像的斜率等于电池的电动势，即E＝k，由－b＝－R0－r，得r＝b－R0。 (4) 根据R＝E·－R0－r，图像的斜率等于电池的电动势，所以实验中未考虑多用电表电流挡的内阻，对电池电动势的测量无影响。 答案　(1)T　22　(2)电阻箱阻值为零　 (3)k　b－R0　(4)无 5.解析　(1)为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R0并联，再与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R0的电流，从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测量多组数据，滑动电阻器采用分压式接法，实验电路原理图如图所示。 (2)流过定值电阻R0的电流 I＝IA－IG＝9.00 mA－0.09 mA＝8.91 mA 加在微安表两端的电压 U＝IR0＝8.91×10－2 V 微安表的内电阻 Rg＝＝ Ω＝990 Ω。 答案　(1)见解析图　(2)990 6.解析　(1)①为了保护电路，开关闭合前应将金属夹置于电阻丝接入电路电阻最大处，即A端。 (2)(3)设金属丝的总电阻为R，总长度为x，对题图(a)根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋r，可得＝＋·，对题图(b)有E＝U＋(r＋R0)，可得＝＋·，结合题图(c)可知b＝，k1＝，k2＝，又＝n，解得E＝，r＝。 答案　(1)①A　(2)　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $$