练习册

  • 练习册
  • 试题
    这是课本上提供的常规方法.基本原理是利用全电路欧姆定律.即U =E-Ir.测出路端电压及电路中的总电流.用解方程组的办法求出电动势和内阻．原理图如图1所示.实验基本器材为电压表和电流表．改变不同的R值.即可测出两组不同的U和I的数据.有 E =U1+I1r ①.E =U2+I2r ② 由①②式得: E =.r =． 多测几组U.I数据.分别求出每组测量数据对应的E.r值.最后求出平均值．还可以用图象确定电池的电动势和内电阻．由U=E-Ir知.对于确定的电池.E.r为定值.U是I的一次函数.U与I的对应关系图象是一条直线．其图象持点有: ①当I=0时.U=E.这就是说.当外电路断路时.路端电压等于电源电动势．所以反映在U-I图线上是图线在纵轴U上的截距(等于电源的电动势E)．如图2． ②当R=0时.U=0.这时I=I短=．即是.当电源短路时.路端电压为零．这时电路中的电流并不是无穷大.而是等于短路电路I短．反映在U-I图线上是图线在横轴I上的截距(等于I短).如图2所示．根据I短=.可知r =．这样.从图中求出E和I短.就能计算出r． 对于r =.对比图线可以看出.实际上就是U-I图线斜率的大小．所以求电源内阻r变成了求图线斜率的大小． 由于实际实验中数据采集范围的限制以及作图的规范.使得这个实验的U-I图线的纵轴起点一般并不是零.因为若不这样取法将会使全图的下半部变为空白.图线只集中在图的上面的部分.它既不符合作图要求.又难找出图线与横轴的关系．一般说来纵轴的起点要视电压的实验值而定.但图线与横轴的交点不再是短路电流了．常在这里设考点.值得引起注意． 这样一来就不能从图线上得到短路电流I短．在这种情况下一般是从图线上任取两点A.B.利用A.B两点的数值求得图线的斜率以获得电源电阻r的值．如图3所示．r的数值应是 r= 当然.也可以是 r= 其中U0是纵轴的起点值.I0是此时横轴的截距．注意.这里的I0并不是短路电流I短． [例1]在做测量干电池的电动势和内电阻的实验时.备有下列器材供选用: A．干电池一节 B．直流电流表(量程0~0.6~3A.0.6A挡内阻0.10 .3A挡内阻0.025) C．直流电压表(量程0~3~15V.3V挡内阻5k.15V挡内阻25k) D．滑动变阻器(阻值范围0~15.允许最大电流1A) E．滑动变阻器(阻值范围0~1000.允许最大电流0.5A) F．开关 G．导线若干根 H．电池夹 (1)将按本实验要求选定的器材.在下图4所示的实物图上连线． 图4 (2)如图5所示.电流表指针停止在下图(1)所示位置.量程取0.6A挡时读数为 ,量程取3A挡时读数为 ．电压表指针停在图(2)所示位置.量程取3V挡时读数为 ,取量程为15V挡时读数为 ． 图5 (3)根据实验记录.画出的U-I图象如图6所示.可得待测电池的内电阻r为 W． [解析]本例是典型的U-I法测电源电动势和内电阻.且运用图象处理数据． (1)连接图如图7所示． 图7 由于电路中的电压为1.5V.电路中的电流不超过0.6A.因此.电压表应选0~3V量程.电流表应选择0~0.6A量程．为了使电流值可调范围大一些.滑动变阻器应选择0~15W.为了减小误差.采用电流表内接法． (2)电流表读数在0.6A挡时.I=0.280A.在3A挡时.I=1.40A.电压表读数在3V挡时.U=1.30V.在15V挡时.U=6.50V． 组别 I(A) U(V) 1 0.12 1.37 2 0.20 1.32 3 0.31 1.24 4 0.32 1.18 5 0.50 1.10 6 0.57 1.05 (3)r==W=0.69W． [点评]本例采用的是电流表内接的U-I法.但有系统误差.如图8所示.这是由于电压表的分流IV.使电流表示值I小于电池的输出电流I真.I真=I+IV.而IV =.显见U越大IV越大.只有短路时U =0才有I真=I=I短.即B点.它们的关系可用图9表示.实测的图线为AB.经过IV修正后的图线为A′B.即实测的r和E都小于真实值．实验室中J0408型电压表0~3V挡内阻为3kW.实验中变阻器R的取值一般不超过30W.所以电压表的分流影响不大.利用欧姆定律可导出r=.E=.可知r<r真.E<E真.为减小系统误差.图8电路要求RV>>r真.这在中学实验室中是容易达到的.所以课本上采取这种电路图．这种接法引起误差的原因都是由于电压表的分流影响． 图8 图9 另一种电路是将电流表外接.如图10所示.其等效电路图如图11所示． 图10 图11 由于电流表的分压UA的影响.使电压表的测量值小于电池的端电压U端=U真.而有U真=U测+UA的关系．且UA=IRA.故电流I越大.UA也越大.当电路断开时.U测=U真.即图12中的A点．实测的图线为AB.当将电流表内阻看成内电路的一部分时.r测=r真+RA.这样处理后.图线可修正为AB′但此时图线与横轴的交点并不为电池的短路电流.由图线可知:E测=E真.r测>r真．只有当RA<<r真时.才有r测=r真．然而中学的实验设备很难达到这一点.故此法不可取． [例2]用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r.所用的电路如下图13所示．一位同学测得的数据组如下表中所示． (1)试根据这些数据在图中作出U-I图象． (2)根据图象得出电池的电动势E= V.电池的内电阻r= W． (3)若不作出图象.只选用其中两组U和I数据.可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2r算出E和r.这样做可能得出误差很大的结果.选用第 组和第 组的数据.求得的E和r误差最大． [解析]如图14所示.作图象时应把个别不合理的数据排除．由直线与纵轴的交点可读出电动势E=1．45V.再读出直线与横轴的交点的坐标(U.I ).连同得出的E值代入E=U+Ir中.得r===0．69W． 图14 选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大.不需要利用所给的6组数据分别进行计算.利用作图就可看出这一点．选用这两组数据求E和r.相当于过图中3和4两点作一直线.利用此直线求出E和r.而此直线与所画直线偏离最大．实际上.第4组数据不合理.已经排除． [点评]用图象法处理数据是该实验的一个重点.在高考中经常出现．需要注意两点.如果U-I图象的坐标原点是U轴.I轴的零点.那么图象与U轴交点表示电源的电动势E.与I轴交点表示电源短路的电流.内阻r=E/I短.当然.电源内阻也可以用r=DU/DI求得,如果U-I图象的坐标原点是I轴零点.而非U轴零点.那么图象与U轴交点仍表示电源的电动势E.而图象与I轴交点不表示电源短路时的电流.内阻只能用r=DU/DI求解． [例3]在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中.备有下列器材: A．干电池(电动势E约1.5V.内电阻r小于1.5W) B．电流表G(满偏电流3mA.内阻Rg=10W) C．电流表A D．滑动变阻器R1 E．滑动变阻器R2 F．定值电阻R3=990W G．开关.导线若干 (1)为了方便且能较准确地进行测量.其中应选用的滑动变阻器为 ． (2)请画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图． (3)图15为某同学根据正确的电路图作出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数.I2为安培表A的示数).由该图线可得被测干电池的电动势E= .内电阻r= ． [解析]与典型的U-I法测电动势及内阻的实验相比.本题所提供的器材中缺少电压表.但多了一块电流表和定值电阻.能否将其中一块电流表先改装成电压表再按U-I法测定呢?进一步定量分析可知.电流表G的满偏电流3mA.内阻Rg=10W.若将其与定值电阻R3=990W串联.就可改装成量程为3V的电压表了.其读数为U=1000I1．由I1-I2图线知:纵坐标I1乘以1000即可转换为U-I2图线.由此可算出E和r．因此不难获得正确答案: (1)选D, (2)电路图如图16所示． (3)E=1.47V.r=0.74W． [点评]若实验中给定的是双电压表.同样应根据题给条件.以运用电流表和电压表测定电源电动势和内阻的实验方法作为实验设计的起点.确定能否将某个电压表当电流表使用．例如.量程较小的电压表.且已知其内阻时.就可以视其为电流表.其电流值为IV=．这样同样可以满足实验要求． 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    （1）常用螺旋测微器的精度是0.01mm．如图中的螺旋测微器读数为5.620mm，请在刻度线旁边的方框内标出相应的数值以符合给出的读数．若另制作一个螺旋测微器，要求其精确度提高到0.005mm，而螺旋测微器的螺距仍保持0.5mm不变，可以采用的方法是
    把可动刻度原来的50等分的刻度变成100等分刻度．
    把可动刻度原来的50等分的刻度变成100等分刻度．
    ．
    （2）张丹同学用如图（甲）所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程上如下：在斜面上铺上白纸，用图钉钉住．把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物．调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2s滴一滴（以滴水计时器内盛满水为准）．在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴人浅盘内．随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹．小车到达斜面底端时立即将小车移开．图（乙）为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是s01=1.40cm，s12=2.15cms25=2.91cm，，s34=3.65cm，s45=4.41cm，s56=5.15cm．滴水计时器的原理与课本上介绍的
    打点计时器
    打点计时器
     原理类似．由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度v4=
    0.202
    0.202
    m/s，小车的加速度a=
    0.188
    0.188
    m/s2．（结果均保留3位有效数字）．

    查看答案和解析>>

    我们知道，将两个金属电极锌、铜插入一个水果中就可以做成一个水果电池（如图所示）．现要测量水果电池的电动势和内阻，两位同学采用不同的方法进行探究．
    （1）甲同学用量程为0～1V、内阻约10kΩ的电压表测水果电池的电压时读数为0.74V；用欧姆表直接测水果电池的两极，读得此时的读数为9kΩ；用灵敏电流表直接接水果电池的两极，测得电流为0.55mA．甲同学通过自己的分析认为该水果电池的电动势为0.74V，由全电路欧姆定律得内阻为r=
    E
    1
    =
    0.74
    0.55×10-3
    Ω=1.3kΩ    ，此结果与欧姆表测量结果相差很大．请你帮助分析出现这个差距的原因．（只要说出其中的两点即可）①
    水果电池的内阻较大，水果电池的电动势大于0.74V
    水果电池的内阻较大，水果电池的电动势大于0.74V
    ；②
    因水果电池本身有电动势，当用欧姆表直接接水果电池的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准．
    因水果电池本身有电动势，当用欧姆表直接接水果电池的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准．
    ．
    （2）乙同学利用课本上介绍的伏安法测水果电池的电动势和内阻，电路图和实物图如图所示．

    下表是测量某一水果电池时记录的数据．
    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答题卷相应位置的坐标纸中描点，并作出U随I变化的关系图象．由图象求出电流小于0.3mA时水果电池的电动势为
    0.72
    0.72
    V，内阻为
    1.0×103
    1.0×103
    Ω．

    查看答案和解析>>

    我们知道，将两个金属电极锌、铜插入一个水果中就可以做成一个水果电池（如图1所示）．现要测量水果电池的电动势和内阻，两位同学采用不同的方法进行探究．
    （1）甲同学用量程为0～1V、内阻约10kΩ的电压表测水果电池的电压时读数为0.74V；用欧姆表直接测水果电池的两极，读得此时的读数为9kΩ；用灵敏电流表直接接水果电池的两极，测得电流为0.55mA．甲同学通过自己的分析认为该水果电池的电动势为0.74V，由全电路欧姆定律得内阻为r=
    E
    I
    =
    0.74
    0.55×10-3
    Ω=1.3kΩ    ，此结果与欧姆表测量结果相差很大．请你帮助分析出现这个差距的原因．（只要说出其中的两点即可）①
    水果电池的内阻较大，水果电池的电动势大于0.74V
    水果电池的内阻较大，水果电池的电动势大于0.74V
    ；②
    因水果电池本身有电动势，当用欧姆表直接接水果电池的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准
    因水果电池本身有电动势，当用欧姆表直接接水果电池的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准
    ．
    （2）乙同学利用课本上介绍的伏安法测水果电池的电动势和内阻，电路图和实物图如图2所示．

    下表是测量某一水果电池时记录的数据．
    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答题卷相应位置的坐标纸中描点（如图3），并作出U随I变化的关系图象．由图象求出电流小于0.3mA时水果电池的电动势为
    0.72
    0.72
    V，内阻为
    1.0×103
    1.0×103
    Ω．
    某次实验后发现电压表坏了，丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻，该同学在利用图象法处理数据时该作出
    1
    I
    1
    I
    随
    R
    R
     变化的关系图象．另外该同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V，0.5A”的小灯泡供电，灯泡并不发光（检查电路无故障）分析其不亮的原因是
    水果电池的内阻太大，回路电流太小
    水果电池的内阻太大，回路电流太小
    ．

    查看答案和解析>>

    我们知道，将两个金属电极锌、铜插入一个水果中就可以做成一个水果电池（如图所示）。现要测量水果电池的电动势和内阻，两位同学采用不同的方法进行探究。

    （1）甲同学用量程为0～1V、内阻约10kΩ的电压表测水果电池的电压时读数为0.74V；用欧姆表直接测水果电池的两极，读得此时的读数为9kΩ；用灵敏电流表直接接水果电池的两极，测得电流为0.55mA。甲同学通过自己的分析认为该水果电池的电动势为0.74V，由全电路欧姆定律得内阻为，此结果与欧姆表测量结果相差很大。请你帮助分析出现这个差距的原因。（只要说出其中的两点即可）①               ；②              。
    （2）乙同学利用课本上介绍的伏安法测水果电池的电动势和内阻，电路图和实物图如图所示。


    下表是测量某一水果电池时记录的数据。


    请你根据测量数据在答题卷相应位置的坐标纸中描点，并作出U随I变化的关系图象。由图象求出电流小于0.3mA时水果电池的电动势为　 　V，内阻为　  　Ω。
    某次实验后发现电压表坏了，丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻，该同学在利用图像法处理数据时该作出        随        变化的关系图象。另外该同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V,0.5A”的小灯泡供电，灯泡并不发光（检查电路无故障）分析其不亮的原因是                                                             。

    查看答案和解析>>

    我们知道，将两个金属电极锌、铜插入一个水果中就可以做成一个水果电池（如图所示）。现要测量水果电池的电动势和内阻，两位同学采用不同的方法进行探究。

    （1）甲同学用量程为0～1V、内阻约10kΩ的电压表测水果电池的电压时读数为0.74V；用欧姆表直接测水果电池的两极，读得此时的读数为9kΩ；用灵敏电流表直接接水果电池的两极，测得电流为0.55mA。甲同学通过自己的分析认为该水果电池的电动势为0.74V，由全电路欧姆定律得内阻为，此结果与欧姆表测量结果相差很大。请你帮助分析出现这个差距的原因。（只要说出其中的两点即可）①               ；②               。

    （2）乙同学利用课本上介绍的伏安法测水果电池的电动势和内阻，电路图和实物图如图所示。

     

    下表是测量某一水果电池时记录的数据。

    请你根据测量数据在答题卷相应位置的坐标纸中描点，并作出U随I变化的关系图象。由图象求出电流小于0.3mA时水果电池的电动势为　  　V，内阻为　   　Ω。

    某次实验后发现电压表坏了，丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻，该同学在利用图像法处理数据时该作出         随         变化的关系图象。另外该同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V,0.5A”的小灯泡供电，灯泡并不发光（检查电路无故障）分析其不亮的原因是                                                              。

     

    查看答案和解析>>


    同步练习册答案