题目内容

7.容量和内阻是电池的两个重要参数,电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量,通常以安培小时(A•h)或毫安小时(mA•h)做单位.某实验小组为粗略测量手机电池在25℃下充满电时的内阻和容量,进行了如下实验:
①控制电池温度为25℃;
②正常使用手机至自动关机,取出电池,用数字电压表(视为理想电压表)测出电池电压U0=2.75V;
③将电池装入手机,用充电器对手机充电至100%;
④将电池从手机中取出,按图1 接入电路,闭合K1,读出数字电压表的示数U1=4.18V;
⑤接着闭合K2,读出数字电压表和电流表示数U2=4.16V、I2=0.20A,断开开关;
⑥调节电阻R至合适的阻值且保持不变,闭合开关K1、K2的同时开始计时,每隔一段时间记录一次电流表和电压表的示数.当电压表示数降为U0=2.75V时断开开关,停止计时.
下表是记录的三组数据,其他数据已描到图2中:
电流I/(A)0.720.700.67
时间t/(h)2.03.04.5

完成下列问题:
(1)该电池充满电时的内阻约为r=0.1Ω;
(2)将表中数据描在图2中并绘出I-t图线;
(3)该锂电池的容量约为3.6A•h(保留两位有效数字);
(4)之后,实验小组继续用上述方法(R的值不变)描绘出该锂电池在20℃、5℃和-10℃温度下电池的放电曲线如图3所示,可知下列说法正确的是AD.
A.同一电池充满后在高温环境中比在低温环境中内阻小
B.同一手机在低温环境比在高温环境中待机时间长
C.锂电池的内阻是定值,无论如何使用均不会发生变化
D.不同的使用方法和不同的使用环境,锂电池的实际容量会发生变化.

分析 (1)分析题意,明确充满电后的电动势和放电时的路端电压,根据闭合电路欧姆定律求解内阻大小;
(2)根据描点法可得出对应的图象;
(3)根据做出的I-t图象可知,图象与时间轴围成的面积可以表示电量,因为近似计算,故将前4.5h的图象视为直线,此后0.5h图象视为直线,根据梯形面积公式求解,要注意图象的纵坐标不是从零开始变化的;
(4)根据实验中不同温度下的图象进行分析,从而明确电量和放电电流与温度的关系,从而得出正确结果.

解答 解:(1)由题意可知,充满电后,电动势E=4.18V,接着闭合K2,读出数字电压表和电流表示数U2=4.16V、I2=0.20A,则由闭合电路欧姆定律可知:
4.18=4.16-Ir
解得:r=0.10Ω;
(2)根据描点法将各点描在图中,再用平滑曲线将各点连接,如图所示;
(3)根据I-t图象可知,图象与时间轴所围成的面积即表示所存的电量,根据微元法可得,其电量大约为:
q=$\frac{0.67+0.80}{2}×4.5$+$\frac{0.67+0.52}{2}×0.5$≈3.6Ah;
(4)A、由图可知,当温度较高时放电电流较大,故说明温度越高内阻越小,故A正确,C错误;
B、由图可知,温度越高放电时的电量越多,故说明同一手机在低温环境比在高温环境中待机时间长,故B错误;
D、由以上分析可知,不同的使用方法和不同的使用环境,锂电池的实际容量会发生变化,故D正确.
故选:AD.
故答案为:(1)0.1;(2)如图所示;(3)3.6;(4)AD.

点评 本题考查电源的电动势、内阻以及电量的测量实验,要注意明确闭合电路欧姆定律以及q=It公式的应用,能明确I-t图象中图象的面积即表示电量,但要注意面积的正确计算,明确应包含0.40A以下的部分.

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