（新課標）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 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

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1、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． ①四個電路圖中，________(選填甲、乙、丙、丁)電動勢和內(nèi)電阻測量值都偏?。? ②四個電路圖中，________(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(lǐng)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

2、絕對值表示________(用物理量符號表示) 答案　(1)①乙丁　②甲丙　(3)　E　r 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(yīng)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(yīng)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：R＝E－r；所以橫坐標應(yīng)用，得出的圖像才能為直線；根據(jù)圖像的性質(zhì)可知

3、，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(xué)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(guān)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(yīng)將選擇開關(guān)撥到圖中的________擋位(選填A(yù)、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0～0.6 A，內(nèi)阻約0.1 Ω)、電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)、滑動變阻器(阻值0～100 Ω)、開關(guān)各一個、導(dǎo)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

4、相對大一些)另外還配有一個阻值為1 Ω的定值電阻R0. ①請按照圖乙設(shè)計的電路圖用筆畫線將圖丙實物電路圖補充完整． ②該同學(xué)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U-I圖像，則電源的電動勢E＝1.50 V，電源內(nèi)阻r＝________ Ω.(結(jié)果保留到小數(shù)點后一位) ③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(guān)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(guān)系的是________． 答案　(1)1.46　C　(2)①實物電路圖如圖所示?、?.6?、跘 解析　(1)

5、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(guān)置于交流電壓最高擋，即應(yīng)置于C處． (2)①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： ②由圖示電源U-I圖像可知，電源內(nèi)阻：r＝||－R0＝ Ω－1 Ω＝0.6 Ω； ③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(dǎo)致電流表示數(shù)偏?。欢斖怆娐范搪窌r，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

6、： 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 Ω) E．滑動變阻器R(阻值0～20 Ω) F．開關(guān)和導(dǎo)線若干 某同學(xué)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(shè)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(xué)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(xué)利用測出的實驗數(shù)據(jù)繪出的I1-I2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＝

7、________V，內(nèi)阻r＝________ Ω.(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?。? 答案　(1)變大　(2)3.0　1.0　(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：E＝I1R0＋I2r，I1＝－I2＋， 圖像斜率的絕對值為：k＝＝＝0.001 截距為：b＝＝0.003 A， 解得電源電動勢為：E＝bR0＝0.003×

8、1 000 V＝3.0 V； 內(nèi)阻為：r＝kR0＝0.001×1 000 Ω ＝1.0 Ω； (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

9、R0為保護電阻，其阻值為4 Ω.改變電阻箱的阻值R.測出對應(yīng)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＝________ Ω，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(12.0～12.7間均計分)　2.00(1.90～2.30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

10、知：E＝11.0 V. 故答案為：11.0. (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有：E＝I(R＋r)＋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：E＝12.0 V．r＝2.00 Ω. 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 Ω)．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 Ω) B．電流表A

11、(量程3 A) C．電壓表V(量程為4 V，內(nèi)阻約為6 kΩ) D．電阻箱R1(0～99 999.9 Ω，額定功率小于10 W) E．電阻箱R2(0～9 999.9 Ω，額定功率小于10 W) F．定值電阻R0(阻值為1.0 Ω) G．滑動變阻器R(0～20 Ω，額定電流2 A) H．開關(guān)S、導(dǎo)線若干 (1)小組同學(xué)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(yīng)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(xué)按照下

12、列步驟進行操作： ①把滑動變阻器滑片移到最右端，將電阻箱阻值調(diào)到0 ②閉合開關(guān)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 ③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 ④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(xué)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(yīng)的電流表示數(shù)I，并作出U-I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________ Ω. 答案　(1)D　(2

13、)1　(3)8.7　0.68 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(yīng)是電壓表內(nèi)阻的兩倍，由于電壓表內(nèi)阻約為6 kΩ，則串聯(lián)電阻的阻值約為12 kΩ，則電阻箱應(yīng)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

14、時，電壓表的電壓為U＝2.9 V，則電源的電動勢：E＝3×2.9＝8.7 V， 圖像斜率絕對值：k＝R0＋r＝||＝ Ω＝1.68 Ω，電源內(nèi)阻：r＝k－R0＝1.68 Ω－1.0 Ω＝0.68 Ω. 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(xué)設(shè)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：R0＝10 Ω 定值電阻R1：有兩種規(guī)格可供選擇，阻值分別為1 kΩ和3 kΩ 電阻箱R2：0～9 999 Ω 電壓表：量程0～3 V，內(nèi)阻RV＝3 kΩ 開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)為了減小測量誤差，定值電阻R1應(yīng)

15、該選用的規(guī)格為________； (2)根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)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(xué)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b＝0.4，斜率k＝8.0，則可求得電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________ Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 答案　(1)3 kΩ　(2)5.0　20 解析　(1)根據(jù)改裝原理可知，改裝后電壓表量程應(yīng)超過5 V，所以應(yīng)選用3 kΩ的規(guī)格； (2)因路端電壓U′＝×(3＋3)＝2U； 則由閉合電路歐姆定律可知，2U＝(R2＋R0)；變形可得：

16、＝2×＋× 由圖像規(guī)律可知，＝0.4； ＝8.0 解得；E＝5.0 V，r＝20 Ω 7．(2018·武漢模擬)某同學(xué)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(guān)S、導(dǎo)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(guān)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、

17、U2，并在同一坐標紙上描繪出U-I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＝________ Ω，玩具電動機的內(nèi)阻rM＝________ Ω，工作點B對應(yīng)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)3.00　5.00　4.00　0.134 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(guān)系，故線段與縱軸的交點為電源的電動勢，即為：E＝3.00 V； 圖像的斜率的絕對值等于內(nèi)阻，即：r＝5.00 Ω； CDB段是電動機上的電壓和電流的關(guān)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：rM＝4.00 Ω. 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(yīng)的輸出功率為：P出＝1.60×0.280 W－0.2802×4.00 W＝0.134 W. 8