作业练习
课程基本信息
学科 高中物理 年级 高二 学期 秋季
课题 实验：电池电动势和内阻的测量
教科书 书 名：物理必修第三册
学生信息
姓名 学校 班级 学号
作业练习
习题巩固 1．如图甲、乙是利用电压表（可看作理想电表）和电阻箱测定电池的电动势和内电阻的原理图及实验数据图像，可得电动势和内电阻分别是（ ） A． B． C． D． 2．在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路。 （1）按图甲的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来______； （2）在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“A”或“B”）； （3）如图是根据实验数据作出的U－I图象，由图可知，电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω。 3．某研究性学习小组欲较准确地测量一新型电池的电动势及其内阻（E约为10V，r约为2Ω），提供的器材有：电流表A（满偏电流，内阻）；电阻箱（最大阻值10Ω）；电阻箱（最大阻值1000Ω）；开关与导线若干。 （1）同学们根据给出的器材，设计出了如图所示的电路，图中电阻箱应选择______（填“”或“”）。 （2）按电路图连接好电路，接通开关，改变电阻箱连入电路中的阻值，并记录电阻箱的阻值R及电流表的示数I，根据记录数据作出图像为一条直线，求得图像的纵截距为b，斜率为k，则电池电动势的表达式_______，内阻的表达式______（用题目中给出的相应字母表示）。 4．某学习小组利用图甲电路测量干电池的电动势E和内阻r（约），其中R为电阻箱，为定值电阻，其实验步骤如下： （1）测量R的阻值，断开开关S，先将多用电表选择开关旋至欧姆挡“×1”倍率，进行欧姆调零，测量时的示数如图乙所示，则其读数为______； （2）将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，闭合开关S，接电路中的a点的那支表笔不动，另一支表笔接电路中的_______（选填“b”或“c”）点，调节并记下电阻箱阻值R和电压表的示数U，则接a点的那支表笔是________（选填“红”或“黑”）表笔； （3）多次改变电阻箱的阻值R，记录下对应的电压U； （4）以为纵轴、为横轴，根据实验数据作出图线如图丙所示； （5）若不考虑多用电表对电路的影响，结合图丙可知，干电池的电动势________V，内阻______（计算结果均保留两位有效数字）。若考虑多用电表内阻的影响，则电动势的测量值______真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 （6）某同学在设计电压表改装时，将一个内阻为，满偏电流为的电流表表头改成量程为的电压表，需要_________（选填“串”或“并”）联一个阻值_______的电阻。 提升训练 5．在测定两节干电池的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（），一个开关S，两节干电池，若干导线，其实验原理图如图甲所示。 （1）改变电阻箱的阻值，用电压表（量程）测出定值电阻两端的电压。下列三组电阻箱阻值的调节范围方案中，比较合理的方案是________。 A． B． C． （2）开关S断开，调节电阻箱，读出其阻值，开关S闭合，读出电压表的示数；如此反复实验，测得多组正确的数据和，和，……使用测得的数据，在坐标纸上作出电压表示数的倒数与电阻箱的阻值的关系图线如图乙所示，结合图线计算出两节干电池的电动势________，内阻________。（结果用、和表示） （3）用这个方法测得的内阻和真实值相比________（选填“偏大”“相等”或“偏小”）。 6．某实验小组用电阻箱、定值电阻和电压表（内阻可视为无穷大）设计了如图所示的实验电路，既能测出定值电阻的阻值，又能同时测出水果电池的电动势和内阻，实验步骤如下： （1）在虚线框中画出实物图对应的电路图。______ ①将S2接到A，闭合S1，当电阻箱的阻值为504Ω时，电压表示数为0.30V； ②保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，电压表示数为0.35V； ③仍将S2切换到B，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U。 （2）根据上述步骤，可得出定值电阻的阻值为______Ω。 （3）将实验测得的数据填入表格中，如下表所示： 由测得的数据，利用计算机得出电压表示数的倒数和电阻箱与定值电阻之和的倒数，绘出了如图所示的图像。根据图像可求得水果电池的电动势E及内阻r，其______V，______Ω（结果均保留小数点后两位）。 （4）某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图左所示。现把实验中使用的小灯泡接到如右图所示的电路中，其中电源电动势V，内阻Ω，定值电阻Ω，此时灯泡的实际功率为______W（结果保留两位有效数字）。 三、思考题： 1.通过实验，你能进一步体会到电源电动势和内阻对闭合电路电流的制约关系吗？ 2.如下图，做完水果实验，发现锌片表面出现一层像“铁锈”一样的物质，说说这个物质是怎样产生的？你能得到什么启示？为什么铜板上面没有？ 四、课后任务 阅读文献《重构模型,显化过程,突破电池电路系列教学疑难问题》 说说什么是“电阻力”，它与非静电力有什么关系？电源充放电的效率由什么决定？通过阅读你能对“电动势和内阻是电源的重要参量”有更深刻的理解吗？ 网上购买水果电池套件，做实验，测量水果电池电动势和内阻。①试比较：西红柿、柑橘、苹果、土豆，哪个电池电动势大？ ②金属片插入的深度，两金属片的距离如何影响电动势和内阻？ 四、参考答案 1．D 【详解】根据 可得 由图乙知，图像斜率 截距 解得 故选D。 2． A 1.5 0.5 【详解】（1）[1]如图 （2）[2] 为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大值，故应置于A端； （3）[3]根据闭合电路欧姆定律 得 由此可知U-I图的纵截距为电源电动势 E=1.5 V [4]由上面可知U-I图的斜率绝对值为电源的内阻 3． 【详解】（1）[1]根据给出的电路，由闭合电路欧姆定律可知，要保证电流表正常工作，回路的最小总电阻应为 故要选择。 （2）[2][3]由闭合电路欧姆定律有 变形得 可得 ， 解得 ， 4． 6.0 b 红 9.1 1.2 小于 串 5940 【详解】（1）[1]示数如图乙所示，则其读数为6.0Ω。 （2）[2][3]用多用电表的电压挡测电阻箱两端电压：我们知道，多用表的电流方向为：红表笔入黑表笔出，而甲电路电流的方向为a→b，红表笔a未动，那么多用电表黑表笔应接b点。 （5）[4][5][6] 根据闭合电路欧姆定律有：电阻箱两端电压 U=E-I（R1+r） 而 联立变形可得 结合图丙的纵截距 所以 E=9.1V 结合图象的斜率 解得 r=1.2Ω 若考虑多用电表电压挡的内阻，由于电压表的分流，导致实际的电流值比测量值大，且电压越大时，分流越大，那么实际的U-I图象将比测量的U-I图象陡，所以测量值偏小。 （6）[7][8]根据题意，将表头改装为大量程的电压表需要串联一个电阻，根据 U=IG（RG+R） 代入数据可得 R=5940Ω 即串联的电阻阻值5940Ω； 5． A 偏小 【详解】（1）[1]两节干电池的电动势大约为，电压表量程为，为了保证电表安全，当电压示数最大时，电阻箱阻值大约为 为了保证电压表示数偏转角度较大，当时，电阻箱阻值大约为 可知电阻箱阻值如果太大，将使得电压表示数比较小，读数带来的误差偏大，故比较合理的方案是A。 （2）[2]根据闭合电路欧姆定律可得 可得 可知图像的斜率为 解得电动势为 [3]图像的纵轴截距为 解得内阻为 （3）[4]本实验误差来源于电压表的分流，设电压表内阻为，根据闭合电路欧姆定律可得 可得 可知图像的斜率为 解得 图像的纵轴截距为 解得 可知测得的内阻和真实值相比偏小。 6． 84 0.83 8.30×102 3.4 【详解】（1）[1]根据实物图描绘电路图如下 （2）[2] 将S2接到A，闭合S1，电压表和电阻箱并联，此时回路电流 保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，电压表测量路端电压，电阻为 （3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律，当S2打到B端时有 变形得 由图像可得 解得 E=0.83V 根据 解得 r=8.30×102Ω （4）[5] 设小灯泡两端的电压为U，通过小灯泡的电流为I，由闭合电路欧姆定律得:U=E-I（R+r）=4-10I 在图中作出电源的U-I图象，图象的交点坐标即为通过小灯泡的电流及小灯泡两端的电压 此时灯泡的实际功率为
