实验三测定电源电动势和内阻实验四练习使用多用电表.docx
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实验三测定电源电动势和内阻实验四练习使用多用电表
7-5实验(三)测定电源电动势和内阻、实验(四)练习使用多用电表
一、选择题
1.为测定某一电池的电动势和内电阻,下面几组器材中,能完成实验的是
( )
A.一只电流表、一只电压表、一只变阻器、开关和导线
B.一只电流表、两只变阻器、开关和导线
C.一只电流表、一只电阻箱、开关和导线
D.一只电压表、一只电阻箱、开关和导线
[答案] ACD
[解析] 只有电流表和滑动变阻器是不能求出E、r。
2.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,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、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图象,再根据图象求出E、r
D.测出多组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内电阻r
[答案] C
[解析] 测出多组I、U的数据,画出U-I图象可消
除某次测量不准造成的偶然误差,选C。
3.
(2011·东北三校模拟)关于多用电表的使用,下列操作正确的是________。
A.测电压时,应按图甲连接方式测量
B.测电流时,应按图乙连接方式测量
C.测电阻时,应按图丙连接方式测量
D.测二极管的正向电阻时,应按图丁连接方式测量
[答案] BD
[解析] 测电压时,红表笔应接电势高的点,黑表笔应接电势低的点,所以A错,同理B对;测电阻时,应将电阻从电路中断开,C错;由于黑表笔接的是内部电源的正极,所以测二极管的正向电阻时,黑表笔应接二极管的正极,应按图丁连接方式测量,D正确。
4.如图所示的电路测量电池电动势和内电阻时,若有两只电压表V1、V2量程相同,内阻分别为RV1、RV2,且RV1>RV2;两只电流表A1、A2量程相同,内阻分别为RA1、RA2,且RA1>RA2在实验中,为了使E、r的测量值更精确一些,选择的电表可以是( )
A.V1与A1 B.V1与A2
C.V2与A1D.V2与A2
[答案] AB
[解析] 本实验的系统误差主要来源于电压表内阻对电路的影响,电压表内阻越大,电流表所测电流越接近于干路中的电流的真实值,所测电池的内阻也越接近电池内阻的真实值,故电压表选用内阻大的好,而电流表内阻对本实验无影响,因为电流表内阻与R是串联,不需知道R与RA的值,故电流表选用哪一个都可以。
故选A、B。
二、非选择题
5.(2012·长春毕业班调研一)一节电动势约为9V,内阻约为2Ω的电池,允许通过的最大电流是500mA。
为了精确测定该电池的电动势E和内电阻r,选用了总阻值为50Ω的滑动变阻器以及电流表A和电压表V,连成了如图所示的电路。
(1)为了防止误将滑动变阻器电阻调为零而损坏器材,需要在电路中接入一个定值电阻R0,最适合的是( )
A.10Ω,5WB.10Ω,0.5W
C.20Ω,5WD.20Ω,0.5W
(2)在其他器材不变的情况下,再取一节上述规格的电池,与原来的电池串联组成电池组,测量这个电池组的电动势E和内电阻r,且操作无误。
①请在方框中画出实验电路原理图。
②实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2,则可以求出E=________,r=________。
(用I1,I2,U1,U2及R0表示)
[答案]
(1)C
(2)①如图所示 ②
-R0
6.(2012·浙江嘉兴高三测试)用图甲所示的电路,测定某蓄电池的电动势和内阻,R为电阻箱,阻值范围0~9999Ω,R0是定值电阻,电压表内阻对电路的影响忽略不计。
该同学连接好电路后,闭合开关S,改变电阻箱接入电路的电阻值,读取电压表的示数。
根据读取的多组数据,他画出了图乙所示的图象。
(1)电路中定值电阻R0的作用是_____________________________________________________________________。
(2)请根据图甲电路图,连接实物图。
(3)在图乙所示图象中,当
=0.10V-1时,外电路处于________状态。
(填“通路”“断路”或“短路”)
(4)根据该图象可求得该电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。
(结果保留两位有效数字)
[答案]
(1)保护电源
,防止短路(意思表述到位即可)
(2)如图所示
(3)断路 (4)10(结果在9.5~10.5之间均可)
5.0(结果在4.5~5.5之间均可)
[解析] 本题考查闭合电路欧姆定律的应用和电路分析。
由题意可知电路中定值电阻的作用是防止短路,保护电源。
由图象可知,当电压倒数为
0.1时,对应总电阻倒数为零,即电阻无穷大,故电路为断路。
7.(2012·江苏单科)如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。
(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图乙中多用电表的________(选填“A”、“B”或“C”)。
(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。
(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。
测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表。
两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图2所示。
请将记录表补充完整,并画出黑箱图中一种可能的电路。
两表笔接的接点
多用电表的示数
a,b
________Ω
a,c
10.0Ω
b,c
15.0Ω
[答案]
(1)A
(2)短暂 (3)5.0 如图
[解析]
(1)根据多用电表使用调整顺序可知,先要机械调零,再欧姆调零,故选A;
(2)要使电笔跟黑箱短暂接触,否则,若ab两点间电压过大容易损坏电表;
(3)多用电表选择开关旋至“×1”挡时,读数为5.0Ω。
回路中连接了三个完全相同的电学元件,接b、c时Rbc=15Ω最大,接a、b时,Rab=5Ω最小,可能每个元件电阻均为5Ω,即bc间三个元件串联,ab间只有一个元件,ac间有两个电学元件串联,如图甲所示。
若每个电学元件电阻均为10Ω,则Rbc=15Ω最大,说明bc间有两个元件并联后与一个元件串联;Rab=5Ω最小,说明ab间有两个元件串联,Rac=10Ω即说明ac间只有一个元件,如图乙所示。
7.(2012·山西四校联考)我们都有这样的体验:
手电筒里的两节干电池用久了以后,灯丝发红,这就是我们常说的“电池没电了”。
有人为了“节约”,在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用,为了检验此人的做法是否合理,某同学设计了下面的实验:
(1)用图甲所示的电路分别测量新、旧电池的电动势和内阻,并把测量
结果描绘成图乙所示的图象。
由图象可知:
新电池的电动势E1=_______V,内阻r1=_____Ω;旧电池的电动势E2=________V,内阻r2=______Ω。
(2)已知小灯泡上标有“3V,2W”,若把新、旧干电池各一节串联做电源,则电源的效率η=________。
(保留两位有效数字)
(3)在
(2)中,新、旧电池提供的电功率分别是________W和________W;旧电池本身所消耗的电功率是______W;小灯泡实际消耗的电功率是________W。
(4)你认为新、旧电池搭配使用的做法是否合理,简述理由。
[答案]
(1)1.5 0.3 1.2 4
(2)51% (3)0.46 0.37 0.38 0.42
(4)不合理,从上述计算可见,由于旧电池内阻太大,使得旧电池本身消耗的电功率大于它所提供的电功率,而小灯泡实际消耗的电功率远小于它的额定功率。
[解析] 在电池的U-I图象中纵截距表示电源电动势,斜率绝对值表示电源内阻;根据闭合电路的欧姆定律,求出电路中的电流,用灯泡消耗的功率除以电源的总功率即电源的效率;用电源电动势乘以电流得电源提供的电功率,用电流的平方乘以旧电池的内阻为旧电池本身消耗的电功率,用电流的平方乘以灯泡的电阻为灯泡实际消耗的功率。
8.(2012·福建理综)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E。
①先直接用多用电表测定该电池电动势。
在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为________V。
②然后,用电压
表
、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势。
(ⅰ)根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路。
(ⅱ)闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表
相应示数U。
该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的R、U数据,并计算出相应的1/R与1/U的值。
请用表中数据在坐标纸上描点,并作出1/U-1/R图象。
R(Ω)
166.7
71.4
50.0
33.3
25.0
20.0
U(V)
8.3
5.9
4.8
4.2
3.2
2.9
1/R(×10-2Ω-1)
0.60
1.40
2.00
3.00
4.00
5.00
1/U(V-1)
0.12
0.17
0.21
0.24
0.31
0.35
(ⅲ)从图象中可求得E=________V。
[答案] ①9.4 ②(ⅰ)连线如下图
(ⅱ)所作图象如下图
(ⅲ)9.5~11.1
[解析]
(1)选择开关位于直流电压10V挡,按电表中央刻度0~10V刻度读数,最小刻度为0.2V,电池的电动势为9.4V。
(2)(ⅰ)连接电路如答案图所示。
(ⅱ)所作图象见答案图。
(ⅲ)根据闭合电路欧姆定律有E=U+
(R0+r),化简得
=
+
·
,可知
-
图象在纵轴的截距b=
。
由图象可知b≈0.10,则E≈10V
。
9.(2012·广州测试一)用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节干电池的电动势和内阻。
(1)将图a的实物连接成可完成实验的电路;
(2)完成以下步骤的相关内容:
(a)将多用电表的选择开关旋转至________挡(填“×1Ω”、“直流电压2.5”或“直流电流100mA”)
(b)调节电阻箱,示数如图b所示,读得电阻值R1=________Ω;
(c)合上开关,从多用表上读得数值为x1;
(d)重复(b)、(c),收集多组R和x的数据;
……
(3)某同学根据自己设计的实验以及收集到的数据,作出了如图c所示的R-
图象,由此可知,干电池的电动势E=________V(计算结果保留三位有效数字);图象纵轴截距的绝对值代表________的阻值之和。
[答案]
(1)电路连接如图所示
(2)(a)直流电压2.5V(或直流电流100mA)
(b)12
(3)1.46(1.41~1.49均可) 电表与干电池
[解析]
(1)当多用电表调到直流电压挡,与电阻箱并联测电
阻箱两端电压,改变电阻箱阻值,由闭合电路的欧姆定律可得:
E=U1+
r,E=U2+
r,联立可求电源电动势与内阻;当多用电表调到直流电流挡,与电阻箱串联测通过电阻箱的电流,改变电阻箱阻值,由闭合电路欧姆定律可得E=I1(r+R1),E=I2(R2+r),联立可求电源电动势与内阻。
(2)(a)由
(1)可知多用电表选择开关应旋转至:
直流电压2.5V挡或直流电流100mA挡;(b)电阻箱的读数为R=1000×0Ω+100×0Ω+10×1Ω+1×2Ω=12Ω;(3)由题图c易知多用电表的选择开关旋转至直流电流100mA挡,由闭合电路欧姆定律可得E=I(r+R),整理可得R=
-r,结合图象知斜率表示电源电动势E=
V=1.46V,由于多用电表存在一定的内阻,故其纵轴截距为等效电源的内阻,即电表与干电池阻值之和。
10.(2012·金丽衢十二校联考)将两个金属电极插入任何一个水果中,就可以做成一个水果电池,但日常生活中我们很少用水果电池,这是为什么呢?
某学习小组的同学准备就此问题进行探究。
(1)通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入苹果中,电动势有时可达到1V。
他们找来了一个苹果做实验,用量程为0~3V、内阻约5kΩ的电压表测其两极电压
时读数为0.64V。
但当他们将五个这样的“苹果电池”串联起来给标值为“3V 0.5A”的小灯泡供电时,灯泡并不发光。
检查灯泡、线路均没有故障,出现这种现象的原因应当是__________________。
(2)接着他们用内阻为50Ω的灵敏电流表直接接一个“苹果电池”的两极,测得电流为0.40mA,根据前面用电压表测得的0.64V电压,由闭合电路欧姆定律得“苹果电池”内阻:
r=
=
Ω=1.6kΩ。
这个结果是否准确?
如认为不准确,请说明主要理由________________________。
(3)
最后同学们利用课本上介绍的伏安法测“苹果电池”的电动势和内阻,电路图和实物图如图所示。
下表是测量时记录的数据。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
电压U/V
0.320
0.340
0.396
0.440
0.460
0.500
0.520
0.570
0.610
电流I/mA
0.460
0.400
0.322
0.270
0.238
0.204
0.180
0.132
0.100
请你根据测量数据在给出的坐标系中描点,并作出U随I变化的关系图象。
由图象求出电流小于0.3mA时该“苹果电池”的电动势为________V,内阻为________Ω。
[答案]
(1)“苹果电池”的内阻太大
(2)不准确,电压表内阻不是远大于电源内阻,E值偏小
(3)如图所示 0.72 1.07×103
[解析]
(1)原因是“苹果电池”的内阻太大,电路中电流太小,故灯泡并不发光。
(2)这个结果不准确,原因是电压表内阻不是远大于电源内阻,E值偏小。
(3)根据表格数据可以画出U-I图象;由图象知,图象与纵坐标的交点为电源电动势E=0.72V,图象的斜率即电源的内电阻r=
=
Ω=1.07×103Ω。
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- 关 键 词:
- 实验 测定 电源 电动势 内阻 练习 使用 多用 电表