高中物理 第2章 恒定電流 10 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1
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實(shí)驗(yàn) 測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 基 礎(chǔ) 夯 實(shí) 一、選擇題(1題為單選題,2題為多選題) 1.如圖所示,是甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的電路。電路中R1、R2為已知阻值的電阻。下列說法中正確的是(__D__) A.只有甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 B.只有乙同學(xué)設(shè)計(jì)的電路能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 C.只有丙同學(xué)設(shè)計(jì)的電路能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 D.三位同學(xué)設(shè)計(jì)的電路都能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 解析:圖甲中可用E=I1(r+R1)、E=I2(r+R2)求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,圖乙中可用E=U1+r、E=U2+r求得電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,而圖丙中可用E=U1+I(xiàn)1r、E=U2+I(xiàn)2r求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,故三位同學(xué)設(shè)計(jì)的電路都能測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,故D正確。 2.某學(xué)生用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0~20Ω,連接電路的實(shí)物圖如圖所示。該學(xué)生接線中錯(cuò)誤的和不規(guī)范的做法是(__ABD__) A.滑動(dòng)變阻器不起變阻作用__ B.電流表接線有錯(cuò) C.電壓表量程選用不當(dāng) D.電壓表接線不妥 解析:由圖中接線可知,滑動(dòng)變阻器連成定值電阻起不到變阻作用,電流表正、負(fù)接線柱接錯(cuò),電壓表始終有讀數(shù),開關(guān)不能控制電壓表,電壓表接線應(yīng)接到開關(guān)外側(cè),電壓表量程為3V符合實(shí)驗(yàn)要求,故A、B、D三項(xiàng)不規(guī)范。 二、非選擇題 3.用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,所用電路如下圖(a)所示,一位同學(xué)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)如下表所示。 組別 1 2 3 4 5 6 電流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 電壓U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出U-I圖線。 (2)根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E=__1.46__V,電池的內(nèi)電阻r=__0.72__Ω。 答案:(1)見解析圖 解析:本題考查用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上,個(gè)別偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍去,圖線如下圖所示。由圖線與縱軸的交點(diǎn)可得電動(dòng)勢(shì)E=1.46V,再讀出圖線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)(1.00,0.64),由E=U+I(xiàn)r得r==Ω≈0.72Ω。 4.(廣東佛山一中2015~2016學(xué)年高二上學(xué)期期中)某同學(xué)用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,所給的其他器材有: A.電壓表V:0~3V~15V B.電流表A:0~0.6A~3A C.變阻器R1:(20Ω,1A) D.變阻器R2:(1000Ω,0.1A) E.電鍵S和導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用的量程為__0~3V__(填“0~3V”或“0~15V”);電流表應(yīng)選用的量程為__0~0.6A__(填“0~0.6A”或“0~3A”);變阻器應(yīng)選用__R1__; (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求連接實(shí)物電路圖; (3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)已在U-I圖中標(biāo)出,如圖所示,請(qǐng)你根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)位置完成U-I圖線,并由圖線求出該電池的電動(dòng)勢(shì)E=__1.5__V,電阻r=__0.50__Ω。 答案:(2) (3)U-I圖線如圖所示 解析:(1)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V,故電壓表選擇0~3V即可;流經(jīng)干電池的電流不允許過大,故電流表選擇0~0.6A即可;變阻器選擇R1,調(diào)節(jié)時(shí)連續(xù)性較好; (3)由閉合電路歐姆定律E=U+I(xiàn)r得,U=-rI+E,在U-I圖象中,縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì),斜率絕對(duì)值代表電源內(nèi)阻。 5.(沈陽師大附中2015~2016學(xué)年高二上學(xué)期期中)某學(xué)生測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r所需的實(shí)驗(yàn)器材如圖2所示。 (1)在圖1畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 (2)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖2中,完成實(shí)物連線。 (3)測(cè)量該電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻所得的U-I圖線如圖3,則由圖3可知該電源的電動(dòng)勢(shì)為__6.0__V,內(nèi)電阻為__1.6__Ω。(保留兩位有效數(shù)字) 答案:(1)(2)見解析 解析:(1)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),只需要將滑動(dòng)變阻器與電流表串聯(lián)接在電源兩端,由于電源內(nèi)阻較小,故相對(duì)于電源來說,電流表應(yīng)采用外接法;原理圖如圖甲所示; (2)根據(jù)原理圖,依次將各元件連接,注意導(dǎo)線不能交叉;連線圖見圖乙。 (3)由圖3可知,電源的電動(dòng)勢(shì)E=6.0V;圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻;故r==1.6Ω。 能 力 提 升 非選擇題 1.(黑龍江哈爾濱三中2014~2015學(xué)年高二檢測(cè))某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,使用的器材還包括定值電阻(R0=5Ω)一個(gè),開關(guān)兩個(gè),導(dǎo)線若干,實(shí)驗(yàn)原理圖如圖(a)。 (1)在圖(b)的實(shí)物圖中,已正確連接了部分電路,請(qǐng)完成余下電路的連接; (2)請(qǐng)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟: A.檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零,調(diào)節(jié)電阻箱,示數(shù)如圖(c)所示,讀得電阻值是__20Ω__; B.將開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2斷開,電壓表的示數(shù)是1.49V; C.將開關(guān)S2__閉合__,電壓表的示數(shù)是1.16V,斷開開關(guān)S1。 (3)使用測(cè)得的數(shù)據(jù),計(jì)算出干電池的內(nèi)阻是__0.69Ω__(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案:(1)如圖所示 解析:(2)由題圖(c)讀得電阻箱阻值為R=20Ω;將S1閉合S2斷開,電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢(shì),E=1.49V,將S2閉合,電壓表示數(shù)為電阻箱R兩端電壓,將電壓表視為理想電表,則干路電流I==A=0.058A。 (3)因?yàn)镮=,所以r=-R0-R=(-5-20)Ω=0.69Ω。 2.(山東濰坊一中2014~2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))為了測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r的大小并同時(shí)描繪出小燈泡的伏安特性曲線,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路。閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,同時(shí)記錄電阻箱的阻值R,電壓表V1的示數(shù)U1,電壓表V2的示數(shù)U2。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)計(jì)算出流過電阻箱的電流I,分別描繪了a、b兩條U-I圖線,如圖乙所示。請(qǐng)回答下列問題: (1)寫出流過電阻箱的電流I的表達(dá)式__I=__; (2)小燈泡兩端電壓隨電流變化的圖象是__b__;(選填“a”或“b”) (3)根據(jù)圖乙可以求得電源的電動(dòng)勢(shì)E=__3.0__V,內(nèi)阻r=__2.0__Ω,該電路中小燈泡消耗的最大功率為__1.0__W。 解析: (1)首先要明白電路的組成,作出電路圖,如圖所示。 電阻箱兩端電壓U=U2-U1,電阻箱阻值為R,所以流過電阻箱的電流I=。 (2)小燈泡兩端電壓隨電流的增大而增大,所以選圖線b。 (3)圖線a為電源路端電壓隨電路中電流變化的關(guān)系圖線,圖線a與縱軸的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì),E=3.0V,圖線a斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻,r=2.0Ω,圖線a、b的交點(diǎn)表示U1=U2,即電阻箱的阻值為0,此時(shí)小燈泡消耗的功率最大,P=UI=1.0W。 3.(河北正定中學(xué)2014~2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)為測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,現(xiàn)提供如下儀器: A.電壓表(量程2V,內(nèi)阻約8kΩ) B.電流表(量程0.6A,內(nèi)阻rA = 0.8Ω) C.滑動(dòng)變阻器(0-20Ω) D.開關(guān) E.若干導(dǎo)線 (1)為準(zhǔn)確測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,應(yīng)選擇圖__甲__(選填“甲”或“乙”); (2)閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至__左__端。(選填“左”或“右”); (3)移動(dòng)變阻器的滑片,得到幾組電壓表和電流表的示數(shù),描繪成如圖丙所示的U-I圖象.從圖線的截距得出干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.40V的理論依據(jù)是__U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)__; (4)利用圖丙可得到干電池的內(nèi)阻為__0.63__Ω(保留兩位有效數(shù)字)。 解析:(1)電流表內(nèi)阻已知,采用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻時(shí),應(yīng)選擇圖甲所示電路。 (2)由圖乙所示電路圖可知,滑動(dòng)變阻器采用限流接法,閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至左端。 (3)在閉合電路中,路端電壓U=E-Ir,當(dāng)I=0時(shí),U=E,則U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值等于電源電動(dòng)勢(shì),由圖丙所示圖象可知,電源電動(dòng)勢(shì)為1.40V。 (4)電源U-I圖象斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)阻,由圖丙所示圖象可知,電源內(nèi)阻r==≈1.43Ω,電池內(nèi)阻為1.43-0.8=0.63Ω。 4.(湖北黃岡中學(xué)2015~2016學(xué)年高二檢測(cè))小明要測(cè)定一電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,實(shí)驗(yàn)器材有:一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表,測(cè)得的電流用I表示),一只電阻箱(阻值用R表示),一只開關(guān)和導(dǎo)線若干。該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)。 (1)小明設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是__E=I(R+r)__(用E、r、I、R表示); (2)小明在閉合開關(guān)之前,應(yīng)先將電阻箱阻值調(diào)至__最大值__(選填“最大值”、“最小值”或“任意值”),在實(shí)驗(yàn)過程中,將電阻箱調(diào)至圖乙所示位置,則此時(shí)電阻箱接入電路的阻值為__25__Ω; (3)小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的-R圖象,則由圖象求得,該電源的電動(dòng)勢(shì)E=__6.0(5.8~6.2均可)__V,內(nèi)阻r=__2.4(2.3~2.5均可)__Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。 解析:(1)在閉合電路中,E、I、R、r幾個(gè)量之間的關(guān)系是E=I(R+r)。 (2)為了整個(gè)電路的安全,所以開始電流要小,即電阻箱電阻調(diào)到最大值;題圖乙電阻箱讀數(shù)為25Ω。 (3)根據(jù)E=I(R+r),推出=+,再結(jié)合-R圖象可知:圖線的斜率為,截距為,解得E=6.0V(5.8~6.2均可),r=2.4Ω(2.3~2.5均可)。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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