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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、rB．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、rD．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RV1RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为RA1、RA2，且RA1RA2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A1B．V1与A2C．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，0.5WC．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②I1U2－U1I2I1－I2U2－U1I1－I2－R06．(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1U＝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________Ωa，c10.0Ωb，c15.0Ω[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)1.50.31.24(2)51%(3)0.460.370.380.42(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)166.771.450.033.325.020.0U(V)8.35.94.84.23.22.91/R(×10－2Ω－1)0.601.402.003.004.005.001/U(V－1)0.120.170.210.240.310.35(ⅲ)从图象中可求得E＝________V。[答案]①9.4②(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＋UR(R0＋r)，化简得1U＝1E＋R0＋rE·1R，可知1U－1R图象在纵轴的截距b＝1E。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－1x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＋U1R1r，E＝U2＋U2R2r，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＝EI－r，结合图象知斜率表示电源电动势E＝18－3.410V＝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“3V0.5A”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