（新課標）2020高考物理一輪復習 課時作業(yè)39 實驗：測定電源的電動勢和內(nèi)阻（含解析）新人教版

實驗：測定電源的電動勢和內(nèi)阻1(2018·吉林二模)如圖為測定電源電動勢和內(nèi)電阻的幾個實驗電路，回答下列問題(1)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，電流表內(nèi)阻也不是零，這些都會對實驗結(jié)果造成影響四個電路圖中，_(選填甲、乙、丙、丁)電動勢和內(nèi)電阻測量值都偏小四個電路圖中，_(選填甲、乙、丙、丁)電動勢的測量值無系統(tǒng)誤差(2)若甲圖中電流表可視為理想電表，采用圖像法處理測量數(shù)據(jù)若縱坐標為電阻箱的讀數(shù)R，則橫坐標為_(選填I或)此時描點連線所得才為一條直線該直線的斜率表示_(用物理量符號表示)；直線與縱軸截距絕對值表示_(用物理量符號表示)答案(1)乙丁甲丙(3)Er解析(1)甲和丙圖中誤差均來自于電流表內(nèi)阻，所以測出的內(nèi)電阻偏大；而當外電阻斷路時，電流表的分壓作用可忽略，則測出的電動勢是準確的；乙和丁電路圖中，誤差來自于電壓表的分流作用而使電流表示數(shù)偏小，所以誤差來自電壓表的分流；當外電路斷開時測量值應為將電壓表并聯(lián)在電源兩端后電壓表兩端的電壓，所以測量出的電動勢偏小，而內(nèi)電阻應視為電壓表與內(nèi)阻并聯(lián)后的電阻，所以測量內(nèi)電阻偏??；(2)甲圖中，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：I，變形可得：REr；所以橫坐標應用，得出的圖像才能為直線；根據(jù)圖像的性質(zhì)可知，圖像的斜率表示電動勢E；直線與縱軸截距絕對值表示內(nèi)阻r.2(2018·聊城一模)某同學想測定某節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻(1)他先用多用電表粗測了干電池的電動勢圖甲是測量時選擇開關與表頭指針所處的位置，則該電池的電動勢為_V，實驗結(jié)束后，應將選擇開關撥到圖中的_擋位(選填A、B、C或D)(2)他再用乙圖所示電路較精確測定該干電池的電動勢和內(nèi)阻，有待測電池、電流表(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.1 )、電壓表(量程03 V，內(nèi)阻約3 k)、滑動變阻器(阻值0100 )、開關各一個、導線若干為了防止實驗測量時數(shù)據(jù)過密(即要求電壓變化范圍相對大一些)另外還配有一個阻值為1 的定值電阻R0.請按照圖乙設計的電路圖用筆畫線將圖丙實物電路圖補充完整該同學按照要求連接好電路并進行實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖丁所示的U­I圖像，則電源的電動勢E1.50 V，電源內(nèi)阻r_ .(結(jié)果保留到小數(shù)點后一位)在上述實驗過程中存在系統(tǒng)誤差在圖戊所繪圖像中，虛線代表沒有誤差情況下，電壓表兩端電壓的真實值與通過電源電流真實值關系的圖像，實線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖像，則圖戊中能正確表示二者關系的是_答案(1)1.46C(2)實物電路圖如圖所示0.6A解析(1)由圖甲所示可知，電壓表量程為2.5 V，分度值為0.05 V，示數(shù)為：1.46 V；多用電表使用完畢要把選擇開關置于交流電壓最高擋，即應置于C處(2)根據(jù)圖示電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如答案圖所示：由圖示電源U­I圖像可知，電源內(nèi)阻：r|R0 1 0.6 ；本實驗采用相對電源的電流表外接法，由于電壓表不是理想電表，故存在分流現(xiàn)象，導致電流表示數(shù)偏??；而當外電路短路時，電壓表的分流可以忽略，故真實圖像和測量圖像在橫軸上的交點相同，故A項正確，B、C、D三項錯誤，故選A項3(2018·湛江二模)測定一組干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，備有下列器材：A待測的干電池B電流表A1(內(nèi)阻可忽略不計)C電流表A2(內(nèi)阻可忽略不計)D定值電阻R0(阻值1 000 )E滑動變阻器R(阻值020 )F開關和導線若干某同學發(fā)現(xiàn)上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個電流表，于是他設計了如圖甲所示的電路完成實驗(1)在實驗操作過程中，該同學將滑動變阻器的滑片P向左滑動，則電流表A1的示數(shù)將_(選填“變大”或“變小”)(2)該同學利用測出的實驗數(shù)據(jù)繪出的I1­I2圖線(I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù)，且I2的數(shù)值遠遠大于Il的數(shù)值)，如圖乙所示，則由圖線可得被測電池的電動勢E_V，內(nèi)阻r_ .(計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)(3)若將圖線的縱坐標改為_，則圖線與縱坐標的交點的物理含義即為電動勢的大小答案(1)變大(2)3.01.0(3)I1R0解析(1)由圖示電路圖可知，滑片P向左滑動時，滑動變阻器接入電路的阻值增大，總電阻增大，總電流減小，內(nèi)壓減小，路端電壓增大，R0中的電流增大，電流表A1的示數(shù)將變大；(2)由閉合電路歐姆定律可得：EI1R0I2r，I1I2，圖像斜率的絕對值為：k0.001截距為：b0.003 A，解得電源電動勢為：EbR00.003×1 000 V3.0 V；內(nèi)阻為：rkR00.001×1 000 1.0 ；(3)由以上分析可知，若圖像縱坐標改為路端電壓，即I1R0，則圖像與縱坐標的交點為電源的電動勢4(2018·衡陽三模)電動自行車的電瓶用久以后性能會下降，表現(xiàn)之一為電池的電動勢變小，內(nèi)阻變大某興趣小組將一輛舊電動自行車充滿電，取下四塊電池，分別標為A、B、C、D，測量它們的電動勢和內(nèi)阻(1)用多用表直流電壓50 V擋測量每塊電池的電動勢測量電池A時多用電表的指針如圖甲所示，其讀數(shù)為_V.(2)用圖乙所示電路測量A、B、C、D四塊電池的電動勢E和內(nèi)阻r，圖中R0為保護電阻，其阻值為4 .改變電阻箱的阻值R.測出對應的電流I，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分別作出A、B、C、D四塊電池的­R圖線，如圖丙，由圖線C可知電池C的電動勢E_V；內(nèi)阻r_ ，其內(nèi)阻測量值_真實值(填“大于”“小于”或“等于”)(3)分析圖丙可知，電池_(選填“A”“B”“C”或“D”)較優(yōu)答案(1)11.0(2)12.0(12.012.7間均計分)2.00(1.902.30均計分)大于(3)C解析(1)用多用表直流電壓50 V擋測量每塊電池的電動勢，可以從表盤中的中間刻度讀出正確結(jié)果，由指針指示可知：E11.0 V.故答案為：11.0.(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有：EI(Rr)IR0，因此有：R，由此可知，圖像的斜率表示，縱軸截距為.由圖像可知：k，0.5，由此解得：E12.0 Vr2.00 .因?qū)嶒炛杏捎陔娏鞅韮?nèi)阻的影響，故使電源內(nèi)電阻的測量值偏大；(3)電動勢大的內(nèi)阻小的電源最優(yōu)，由圖像可知C圖像代表的電源電動勢最大，內(nèi)阻最小，因此最優(yōu)5(2018·煙臺一模)某實驗小組要測量某一迭層電池的電動勢(約為9 V)和內(nèi)電阻(小于1 )可供選擇的器材如下：A迭層電池的電動勢(約為9 V，內(nèi)電阻小于1 )B電流表A(量程3 A)C電壓表V(量程為4 V，內(nèi)阻約為6 k)D電阻箱R1(099 999.9 ，額定功率小于10 W)E電阻箱R2(09 999.9 ，額定功率小于10 W)F定值電阻R0(阻值為1.0 )G滑動變阻器R(020 ，額定電流2 A)H開關S、導線若干(1)小組同學根據(jù)上面提供的實驗器材，需要把量程為4 V的電壓表接一固定的電阻(用電阻箱代替)，改裝成量程為12 V的電壓表，改裝電壓表量程的實驗電路如圖甲所示，則電阻箱應選_(填寫器材前面的字母標號)(2)在(1)中為了使電阻箱取得合適阻值，小組同學按照下列步驟進行操作：把滑動變阻器滑片移到最右端，將電阻箱阻值調(diào)到0閉合開關S，把滑動變阻器滑片P滑到適當位置，使電壓表讀數(shù)為3 V然后保持滑片P不動，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為適當值，使電壓表讀數(shù)為_V保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其他線路，即得量程為12 V的電壓表(3)小組同學用上述擴大量程后的電壓表(表盤沒變)，利用如圖乙所示實驗電路來測量迭層電池的電動勢和內(nèi)電阻改變滑動變阻器R的阻值，得到多組電壓表示數(shù)U和對應的電流表示數(shù)I，并作出U­I圖像如圖丙所示，根據(jù)圖像可求出此電池的電動勢為_V，內(nèi)電阻為_ .答案(1)D(2)1(3)8.70.68解析(1)把量程為4 V的電壓表改裝為量程為12 V的電壓表，量程擴大了3倍，串聯(lián)分壓電阻的分壓是電壓表兩端電壓的2倍，由串聯(lián)電路特點可知，串聯(lián)分壓電阻阻值應是電壓表內(nèi)阻的兩倍，由于電壓表內(nèi)阻約為6 k，則串聯(lián)電阻的阻值約為12 k，則電阻箱應選擇D：R1；(2)由實驗步驟可知，電壓表示數(shù)為3 V，滑動變阻器滑片位置不變，由圖甲所示電路可知，分壓電路兩端電壓不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，當電壓表示數(shù)為1 V時電阻箱兩端電壓是2 V，此時電阻箱阻值是電壓表內(nèi)阻的兩倍，電壓表與電阻箱串聯(lián)改裝后的電壓表量程是12 V；(3)由圖丙所示圖像可知，外電路斷路時，電壓表的電壓為U2.9 V，則電源的電動勢：E3×2.98.7 V，圖像斜率絕對值：kR0r| 1.68 ，電源內(nèi)阻：rkR01.68 1.0 0.68 .6(2018·濟寧二模)為測量一未知電源的電動勢和內(nèi)阻，某同學設計了如圖甲所示電路，電路中所用到的器材規(guī)格如下待測電源：電動勢約為5 V，內(nèi)阻約為幾十歐姆定值電阻：R010 定值電阻R1：有兩種規(guī)格可供選擇，阻值分別為1 k和3 k電阻箱R2：09 999 電壓表：量程03 V，內(nèi)阻RV3 k開關、導線若干(1)為了減小測量誤差，定值電阻R1應該選用的規(guī)格為_；(2)根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關后，將電阻箱的阻值由零開始逐漸調(diào)大，記錄下若干組電阻箱R2和電壓表的讀數(shù)；(3)該同學將得到的數(shù)據(jù)在­坐標系中描點連線，得到如圖乙所示直線，直線與縱軸的截距為b0.4，斜率k8.0，則可求得電動勢E_V，內(nèi)阻r_ .(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)答案(1)3 k(2)5.020解析(1)根據(jù)改裝原理可知，改裝后電壓表量程應超過5 V，所以應選用3 k的規(guī)格；(2)因路端電壓U×(33)2U；則由閉合電路歐姆定律可知，2U(R2R0)；變形可得：2××由圖像規(guī)律可知，0.4；8.0解得；E5.0 V，r20 7(2018·武漢模擬)某同學利用如圖(a)所示電路研究玩具電動機的能量轉(zhuǎn)化，實驗中使用的器材為：玩具電動機、滑動變阻器、電壓表V1、電壓表V2、電流表A、電源E、開關S、導線若干(1)按圖(a)所示的電路原理圖將圖(b)中實物圖連線補充完整(2)將滑動變阻器阻值調(diào)到最大，閉合開關S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，某時刻某電壓表的示數(shù)如圖(c)所示，該電壓表的讀數(shù)為_V.(3)當滑動變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過程中，依次記錄電流表的示數(shù)I和電壓表V1、電壓表V2的示數(shù)U1、U2，并在同一坐標紙上描繪出U­I圖線，如圖(d)所示，其中AB、CD為直線，DB為曲線(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E_V，內(nèi)阻r_ ，玩具電動機的內(nèi)阻rM_ ，工作點B對應的功率P出_W(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)答案(1)如圖所示(2)2.20(4)3.005.004.000.134解析(1)按照電路圖連接，如答案圖所示(2)電壓表的最小刻度為0.1 V估讀到最小刻度的下一位，故讀數(shù)為2.20 V(4)由圖像可知，AB段反映的是路端電壓與干路電流的關系，故線段與縱軸的交點為電源的電動勢，即為：E3.00 V；圖像的斜率的絕對值等于內(nèi)阻，即：r5.00 ；CDB段是電動機上的電壓和電流的關系，而CD段是直線，即電動機沒有轉(zhuǎn)動，可視為純電阻電路，所以其內(nèi)阻為：rM4.00 .根據(jù)兩圖像交點B可知，加在玩具電動機上的電壓是1.60 V，電流是0.280 A故工作點B對應的輸出功率為：P出1.60×0.280 W0.2802×4.00 W0.134 W.8