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A1 D．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．(2011·南昌模拟)如图(甲) 所示，用螺旋测微器测得某金属丝的直径d＝________mm，如图(乙)所示，用多用电表的“×1”欧姆挡，调零后测得某电阻的阻值R＝________Ω.
[答案] 0.730 8
[解析] ①螺旋测微器的示数＝固定刻度＋可动刻度×0.01 mm，图(甲)中螺旋测微器的固定刻度为0.5mm，可动刻度为23.0 ，所以图(甲)中螺旋测微器读数为0.730mm；(0.728～0.732mm均对)；②欧姆表读数＝示数×欧姆挡位，图(乙)中欧姆表示数是8，由于欧姆表用的是“×1”欧姆挡，故电阻读数为8Ω.
6．(2011·荆州模拟)用多用电表研究热敏电阻的阻值与温度的关系．
(1)应将多用电表的选择开关置于________挡(选填“电压”、“电流”、“欧姆”)；
(2)多用电表使用时，将红表笔插入________接线孔(选填“＋”或“－”)；
(3)正确选择多用电表的挡位后，将一热敏电阻接在多用电表两表笔上，把热敏电阻放入盛有温度为100摄氏度热水的杯子中，表针的偏角为θ；若将杯子中加入冷水，发现表针的偏角减小，这说明热敏电阻的阻值随温度降低而________(选填“增大”、“减小”或“不变”)；
(4)多用电表使用后，应将选择开关置于________挡(选填“电流”、“直流电压”、“欧姆”、“交流电压最高”)．
[答案] (1)欧姆 (2)＋ (3)增大 (4)交流电压最高
[解析] 用多用电表研究热敏电阻的阻值与温度的关系实质是测量不同温度下热敏电阻的阻值，所以应将多用电表的选择开关置于欧姆挡；多用电表使用时，将红表笔插入“＋”接线孔，黑表笔插入“－”接线孔；由多用电表原理可知，表针的偏角越大，通过电表的电流越大，待测电阻的阻值越小．将杯子中加入冷水，发现表针的偏角减小，这说明热敏电阻的阻值增大，热敏电阻的阻值随温度降低而增大；多用电表使用后，应将选择开关置于交流电压最高挡或OFF挡．
7．(2011·四川)为测量一电源的电动势及内阻
(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表
A．量程为1V、内阻大约为1kΩ的电压表
B．量程为2V、内阻大约为2kΩ的电压表
C．量程为3V、内阻为3kΩ的电压表
选择电压表________串联________kΩ的电阻可以改装成量程为9V的电压表．
(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号、或与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图．
(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50V时、电阻箱的阻值为15.0Ω；电压表示数为2.00V时，电阻箱的阻值为40.0Ω，则电源的电动势E＝________V、内阻r＝________Ω.
[答案] (1)或C 6
(2)如图所示
(3)7.5 10
[解析] 考查电压表的改装、电表的选择．考查学生实验原理的分析、灵活处理实际问题的能力．电压表的改装，需已知待改装电表的内阻，故电压表选择；电压表满偏时，串联电阻两端电压为6V，根据串联分压原理，串联电阻应为待改装电表内阻的2倍，即6kΩ，改装后电压表所测电压为其示数的3倍，由闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋r，代入已知数据解得： E＝7.5V，r＝10Ω.
8．(2011·江西九校模拟)听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池，他们猜想水果电池的内阻可能较大，于是设计了一个如图所示的电路来测定该柠檬电池的电动势和内阻．实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流表示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下的表格中.
外电阻R(Ω)
电流I
(mA)
电流倒数(mA－1)
9000
0.0502
19.92
8000
0.0528
18.93
6000
0.0594
16.84
5000
0.0633
15.80
4000
0.0680
14.71
(1)利用图象法处理数据可以减小实验误差．在讨论作图方案时，甲同学认为应作R－I图，而乙同学认为应该作R－图，你认为哪个同学的想法更科学？________(填“甲”或“乙”)，其简单理由是：__________________________________________________________.
(2)按照(1)中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象．
(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为________V，内阻为________Ω.
[答案] (1)乙 画出的R－图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内阻
(2)如图所示
(3)0.9(0.75～1.2均可) 10500(9000～11000均可)
[解析] (1)根据闭合电路的欧姆定律得：E＝I(R＋r)，整理得：R＝－r，画出R－图象是一条直线，斜率表示电源的电动势，纵轴截距为电源的内阻．
(2)在纵横坐标上选择合适的标度，用描迹法画出R－图象，图象如图所示．
(3)图象与纵轴的截距大小表示电源内阻，从图象可看出电源内阻r＝10500Ω，图象斜率表示电源的电动势E＝V＝0.90V.
9．(2011·长沙模拟)如图甲所示为一黑箱装置，盒内有由两节干电池和几个电阻等元件组成的电路，a、b为黑箱的两个输出端，a端连接盒内电池的正极．
(1)为了探测黑箱，某同学准备进行以下几步测量：
①用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻．
②用多用电表的直流电压挡测量a、b间的输出电压．
③用多用电表的直流电流挡测量a、b间的输出电流．
你认为以上测量中不妥的有：____________(填序号)，理由是________________________________．
(2)若他用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量其电阻，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的“________”(填“×100”或“×1”)挡位；调零后测量，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则此电阻的阻值为________Ω.
(3)黑箱内的电路可看成一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极．为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图丙所示的电路，调节滑动变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U－I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丁所示．请你作进一步处理，并由图求出等效电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
[答案] (1)①、③
①用欧姆挡不能直接测量带电源电路的电阻；
③用电流挡直接测量可能会造成电源短路
(2)×1 12
(3)图象见解析 1.45(±0.02) 0.75(±0.03)
[解析] (1)测量中不妥的有：①、③，理由是：①用欧姆挡不能直接测量带电源电路中的电阻；③用电流挡直接测量可能会造成电源短路
(2)多用电表用欧姆挡测量时，如果指针偏转角度太大，说明所测电阻的阻值小，应当选用“×1”挡进行测量；图中所示读数为12Ω.
(3)如图所示，作出伏安特性曲线，图线与“U”轴的交点表示电源的电动势E，约为1.45V；图线的斜率表示等效电源的内阻，取纵坐标为1.45V和1.15V的两个点，则r＝＝＝0.75Ω.
10．(2011·泸州模拟)图甲是测量一节新干电池的电动势和内阻的实验电路，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表________，原因是_____________________________________ __________________________________________________________，
从而影响测量的准确性．为了较准确地测量一节新干电池的内阻，可用以下器材连成图乙所示的电路完成实验，器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R0＝1.50Ω)，滑动变阻器R1(0～10Ω)，滑动变阻器R2(0～200Ω)，开关S.
(1)在图乙的实验电路中，加接电阻R0有两方面的作用，一是方便实验操作和数据测量，二是_________________________________ __________________________________________________________.
(2)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)．
(3)实验中，改变滑动变阻器的阻值，测出当电流表读数为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，则新干电池内阻的表达式r＝________.(用I1、I2、U1、U2和R0表示)
[答案] 读数变化很小 新干电池的内阻很小，内电路的电压降很小
(1)防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏(或限流，防止电源短路)
(2)R1 (3)－R0
[解析] 由于新干电池的内阻很小，内电路的电压降很小，故电压表读数变化很小．
(1)在电路中接入R0的目的是：防止滑动变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏．
(2)由于电源内阻较小，故所选滑动变阻器的阻值应小一些，所以选用R1.
(3)由闭合电路欧姆定律：E＝U1＋I1(r＋R0)
E＝U2＋I2(r＋R0)
解得：r＝－R0.
11．(2011·银川模拟)用电流表和电压表测1节干电池的电动势和内电阻，图中给出了(a)、(b)两个供选用的电路图，为了较精确地测定电动势和内电阻，实验中应选用________电路．正确选用电路后，根据图(c)所示的器材，请用实线表示导线，将图(c)中器材连成实验用电路，实验时经测量得出的数据如表，请在图(d)的方格纸上画出U－I图线，利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为________、________.
1
2
3
4
5
6
I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，利用公式E＝U＋Ir列方程求E和r，这样做可能得出的结果误差很大，其中选用第________组和第________组的数据，求得的E和r误差最大．
[答案] (b) 实验电路见解析 图线见解析
1．45V 0.70Ω 3 4
[解析] 电流表与电源的内阻相差不大，图(a)测出的是电流表与电源的内阻之和，故误差太大，应选图(b)测量，实验电路如图所示．
作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太大的点应舍去，图线如图所示．
由图线与纵轴的交点可得电动势E＝1.45V，再读出图线与横轴交点的坐标(0.64,1.00)，由E＝U＋Ir得
r＝＝Ω＝0.70Ω
由图线可以看出第4组数据点偏离直线最大，应舍去，若选用第3组和第4组数据求E和r，相当于过图中3和4两点作一直线求E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，所以选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大．
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