2019年12月27日 每日一题（选修3-1）-实验：测定电池的电动势和内阻（期末复习）

一、实验题

1. 难度：中等

实验室有下列器材：

①.直流电源（6V，内阻未知）

②.灵敏电流计（量程为5mA，内阻约为50Ω）；

③.电压表（量程为0-0.3V，内阻约为10kΩ）；

④.电阻箱R₁（阻值范围为0-9999Ω）；

⑤.滑动变阻器R₂（阻值范围为0-100Ω，最大电流为1.5A）；

⑥.旧电池一节；

⑦.导线、开关若干．

(1)某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图甲所示，当电阻箱旋钮位置如图乙所示时，测得电压表示数为1V，灵敏电流计示数为2 mA，则灵敏电流计内阻为________Ω.

(2)为将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R₁的阻值调为______Ω．调好后连接成如图丙所示的电路测该电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出了几组电压表和电流计的示数如下表，请在图丁所示的的坐标系中作出合适的图线__________．

(3)利用图线测出该电池的电动势为______V，内阻为______Ω．

2. 难度：中等

电动自行车的电瓶用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大．某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电，取下四块电池，分别标为A、B、C、D，测量它们的电动势和内阻．
 

（1）用多用表直流电压50V挡测量每块电池的电动势．测量电池A时，多用电表的指针如图甲所示，其读数为______V．

（2）用图乙所示电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r，图中R₀为保护电阻，其阻值为5Ω．改变电阻箱的阻值R，测出对应的电流I，根据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的图线，如图丙．由图线C可知电池C的电动势E=____ V；内阻r=_____Ω．

（3）分析图丙可知，电池____（选填“A”、“B”、“C”或“D”）较优．

3. 难度：困难

如图电路，某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω，连接电路的实物图如下图所示．

（1）该学生接线中错误的和不规范的做法是____________

A．滑动变阻器不起变阻作用

B．电流表接线有错

C．电压表量程选用不当

D．电压表接线不妥

（2）该同学将电路按正确的电路图连接好，检查无误后，闭合开关，进行实验．某一次电表的示数如图所示，则电压表的读数为___________V，电流表的读数为___________A．

（3）该同学实验完毕，将测量的数据反映在U—I图上（如图所示），根据这一图线，可求出电池的电动势E=___________V，内电阻r=_____________Ω．

4. 难度：困难

某同学为了测量电源的电动势和内阻设计了如图（a）所示电路，所用的实验器材有：待测电源，量程3 V的电压表V (内阻无穷大)，电阻箱R，阻值未知的定值电阻R₀，开关K₁，双掷开关K₂，实验步骤如下：

①调节电阻箱的阻值为20 Ω，K₂接a，闭合K₁，记下电压表的读数为2.00 V，断开K₁；

②保持电阻箱的阻值不变，K₂切接b，闭合K1，记下图b所示电压表的读数，断开K₁；

③将K2再切换到a，闭合K₁，多次调节电阻箱，读出多组电组箱的阻值R和对应的电压表的示数U，断开K₁；

④以为纵坐标， 为横坐标，绘出的图线（用直线拟合）.

回答下列问题：

⑴图(b)所示电压表的读数为________V，定值电阻R₀ =________Ω；

⑵用、表示电动势和内阻，则与关系式为______________；

⑶依据实验数据绘出的－图线如(c)图所示；则电源电动势=_______V，内阻=_______Ω .（计算结果保留两位有效数字）

5. 难度：中等

电流表A₁的量程为200μA、内电阻约为500Ω，现要测其内电阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：

电流表A₂：与A₁规格相同；

滑动变阻器R₁：阻值0～20 Ω；

电阻箱R₂：阻值0～9 999 Ω；

保护电阻R₃：阻值约为3 kΩ；

电源：电动势E约为1.5 V、内电阻r约为2 Ω。

(1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内电阻，设计了部分测量电路，请你在此基础上将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成_____________________。

(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A₁内电阻的实验步骤。

a．先将滑动变阻器R₁的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱的阻值调到________(填“最大”或“最小”)。

b．闭合开关S₁、S，调节滑动变阻器R₁，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A₂的示数I。

c．断开S₁，保持S闭合、R₁不变，再闭合S₂，调节电阻箱，使电流表A₂的示数________，读出此时电阻箱的阻值R₀，则电流表A₁的内电阻r＝________。

6. 难度：困难

为测定某电源的电动势E、内阻r以及一段电阻丝的电阻率，设计了如图(a)所示的电路．ab是电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，是阻值为2Ω 的保护电阻，滑片P与电阻丝始终接触良好．用螺旋测微器测得电阻丝的直径d=0.400 mm．实验时，闭合开关S，调节P的位置，记录aP长度x、对应的电压表示数U、电流表示数I等数据，并求得的数值，分别绘出了关系图象和关系图象，如图(b)、(c)所示．

 

（1）根据图(b)可求出电源电动势E= ______ V，内阻r= ______ Ω．（均保留两位有效数字）

（2）图(c)中关系图象纵轴截距的物理意义是______ ．

（3）根据图(c)可求得电阻丝的电阻率= ______ Ω．m（保留三位有效数字）．

7. 难度：中等

某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R₁和R₂的阻值。实验器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻R₁，待测电阻R₂，电压表V（量程为3V，内阻很大），电阻箱R（0～99.99Ω），单刀单掷开关S₁，单刀双掷开关S_2.，导线若干。

（1）先测电阻R₁的阻值。请将该同学的操作补充完整：

A.闭合S₁，将S₂.切换到a，调节电阻箱，读出其示数R₀。和对应的电压表示数U₁。

B.保持电阻箱示数不变，_________________，读出电压表的示数U₂。

C.则电阻R₁的表达式为R₁=_________。

（2）该同学已经测得电阻R₁=3.2Ω，继续测电源电动势E和电阻R₂的阻值，其做法是：闭合S₁，将S₂切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的图线，则电源电动势E=______V，电阻R₂=______Ω。