2019-2020年高中物理 4.2測量電源的電動勢和內(nèi)阻自我小測 滬科版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 4.2測量電源的電動勢和內(nèi)阻自我小測 滬科版選修3-1 1用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中,下列說法中錯誤的是( ) A.應選用舊的干電池作為被測電源,以使電壓表讀數(shù)變化明顯 B.應選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表 C.移動滑動變阻器的滑片時,不能使滑動變阻器短路造成電流表過載 D.使滑動變阻器阻值盡量大一些,測量誤差才會小 2如圖所示,甲、乙為兩個獨立電源的路端電壓U與通過它們的電流I的關系圖像,下列說法中正確的是( ) A.路端電壓都為U0時,它們的外電阻相等 B.電流都是I0時,兩電源的內(nèi)電壓相等 C.電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢 D.電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻 3下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù),處理方法既能減小偶然誤差,又直觀、簡便的方法是( ) A.測出兩組I、U的數(shù)據(jù),代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E和r B.多測幾組I、U的數(shù)據(jù),求出幾組E、r,最后分別求出其平均值 C.測出多組I、U的數(shù)據(jù),畫出U-I圖像,再根據(jù)圖像求出E、r D.多測幾組I、U的數(shù)據(jù),分別求出I和U的平均值,用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E,再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)電阻r 4如圖所示是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U-I圖像,下列關于這個圖像的說法中正確的是( ) A.縱軸截距表示待測電源的電動勢,即E=3 V B.橫軸截距表示短路電流,即I短=0.6 A C.根據(jù)r=E/I短,計算出待測電源內(nèi)阻為5 Ω D.根據(jù)r=||,計算出待測電源內(nèi)阻為1 Ω 5如圖所示,用一只電流表和兩個定值電阻測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中,由于未考慮電流表的內(nèi)阻,其測量值E和r與真實值E0和r0相比較,正確的是( ) A.E=E0,r=r0 B.E>E0,r<r0 C.E=E0,r>r0 D.E>E0,r>r0 6在用伏安法測電池電動勢和內(nèi)電阻的實驗中,若線路器材接觸良好,某同學按下圖連接好電路,合上開關以后,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)很大,電壓表示數(shù)為零,移動滑動變阻器的觸頭,兩電表的示數(shù)均無變化,產(chǎn)生這樣故障的原因是______________;又若在實驗中出現(xiàn)兩電表的示數(shù)正常,但移動滑動變阻器觸頭時,兩電表的示數(shù)不變化,產(chǎn)生這樣故障的原因是________________。 7在“測電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中,實驗室提供了下列器材:電壓表V1(0~3 V),電壓表V2(0~15 V);電流表A1(0~0.6 A),電流表A2(0~3 A),滑動變阻器R1(0~10 Ω,2 A),滑動變阻器R2(0~100 Ω,0.5 A),阻值為1 Ω的蓄電池,為了使測量出的電動勢和內(nèi)阻都盡可能準確,實驗時電壓表應選______,電流表應選______,滑動變阻器應選______。畫出本實驗的電路圖,并簡要說出你的理由。 8某研究性學習小組利用如圖甲所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R圖線,其中R為電阻箱讀數(shù),I為電流表讀數(shù),由此可以得到E=______,r=______。 9一位同學在電學實驗中測得并記錄以下6組數(shù)據(jù): I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中畫出U-I圖線并讀出電動勢E=______;內(nèi)電阻r=______。 圖甲 (2)若不畫出圖線,只選用其中兩組U和I數(shù)據(jù),可利用公式E=U+Ir,算出E和r,這樣做可能得出誤差較大的結果。選用第______組和第______組數(shù)據(jù),求得E、r的誤差最大。 10現(xiàn)要按圖①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢E(約1.5 V)和內(nèi)阻r(約20 Ω),可供選擇的器材如下: 電流表、 (量程0~500 μA,內(nèi)阻約為500 Ω),滑動變阻器R(阻值0~100 Ω,額定電流1.0 A),定值電阻R1(阻值約為100 Ω),電阻箱R2、R3(阻值0~999.9 Ω),開關、導線若干。 由于現(xiàn)有電流表量程偏小,不能滿足實驗要求,為此,先將電流表改裝(擴大量程),然后再按圖①電路進行測量。 (1)測量電流表的內(nèi)組 按圖②電路測量的內(nèi)阻,以下給出了實驗中必要的操作。 A.斷開開關S1 B.閉合開關S1、S2 C.按圖②連接線路,將滑動變阻器R的滑片調(diào)至最左端,R2調(diào)至最大 D.調(diào)節(jié)R2,使的示數(shù)為I1,記錄R2的值 E.斷開開關S2,閉合開關S3 F.調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使、的指針偏轉(zhuǎn)適中,記錄的示數(shù)I1 請按合理順序排列實驗步驟(填序號)______。 (2)將電流表 (較小量程)改裝成電流表 (較大量程) 如果(1)中測出的內(nèi)阻為468.0 Ω,現(xiàn)用R2將改裝成量程為0~20 mA的電流表 ,應把R2調(diào)為______Ω與并聯(lián),改裝后電流表 的內(nèi)阻RA為______Ω。 (3)利用電流表 、電阻箱R3測電池的電動勢和內(nèi)阻用電流表 、電阻箱R3及開關S按圖①所示電路測電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗時,改變R3的值,記錄下電流表 的示數(shù)I,得到若干組R3、I的數(shù)據(jù),然后通過作出有關物理量的線性圖像,求得電池電動勢E和內(nèi)阻r。 ①請寫出與你所作線性圖像對應的函數(shù)關系式__________。 ②請在如圖所示的虛線框內(nèi)坐標中作出定性圖像(要求標明兩個坐標軸所代表的物理量,用符號表示)。 ③圖中______表示E。圖中______表示r。 參考答案 1解析:選用電表時應選用內(nèi)電阻較大的電壓表,內(nèi)阻較小的電流表,同時滑動變阻器的阻值不能太大,太大不易調(diào)節(jié)。 答案:BD 2解析:根據(jù)歐姆定律可知外電阻R、路端電壓U與電流I的關系為R=,在U-I圖像中甲、乙兩圖像的交點坐標為(I0,U0),說明兩電源的外電阻相等,選項A正確。圖像與U軸交點的坐標值表示電源電動勢的大小,與I軸交點的坐標值表示電路中的短路電流,圖像的斜率大小表示電源內(nèi)電阻的大小(電動勢與短路電流的比值)。由圖像可知,甲與U軸交點的坐標值比乙的大,表明甲的電動勢大于乙的電動勢;甲與I軸交點的坐標值比乙的小,表明甲的短路電流小于乙的短路電流;圖線甲的斜率大于圖線乙的斜率,表明甲的內(nèi)阻大于乙的內(nèi)阻,可見選項C正確,選項D錯誤。又電源的內(nèi)電壓等于通過電源的電流與電源內(nèi)阻的乘積,即U內(nèi)=Ir,因為甲的內(nèi)阻比乙的內(nèi)阻大,所以當電流都為I0時,甲電源的內(nèi)電壓較大,選項B錯誤。 答案:AC 3解析:A中只測量兩組數(shù)據(jù)求出E、r,偶然誤差較大;B中計算E、r平均值雖然能減小誤差,但太繁瑣;D中分別求I、U的平均值是錯誤的做法。 答案:C 4解析:由電源U-I圖像的物理意義可知A對,B、C錯,根據(jù)r=||可得:r==1 Ω,故D對。 答案:AD 5解析:測電源電動勢和內(nèi)電阻有三種方法:一是用電流表和電壓表來測量;二是用一只電壓表來測量;三是用一只電流表來測量。當不考慮電流表內(nèi)阻RA的影響時,由全電路歐姆定律,得E=I1R1+I1r,E=I2R2+I2r。解得E=,r=。 當考慮RA影響時,由閉合電路歐姆定律,得E0=I1(R1+RA+r0),E0=I2(R2+RA+R0)。解得:E0=,r0=-RA。比較兩組結果知:E0=E,r0<r。 答案:C 6解析:(1)因為電流表示數(shù)很大,電壓表示數(shù)為零,移動滑動變阻器的觸頭,兩電表的示數(shù)均無變化,所以滑動變阻器發(fā)生短路;(2)兩電表的示數(shù)正常,但移動滑動變阻器觸頭時,兩電表示數(shù)不變化,可判斷滑動變阻器的滑動觸頭沒有連入電路中。 答案:滑動變阻器短路 滑動變阻器的滑動觸頭沒有連入電路中 7解析:由待測電源電動勢和內(nèi)阻的大約值,從讀數(shù)要求出發(fā),不難選出電壓表用V1,電流表用A1來測量。由于滑動變阻器R2允許通過的最大電流為0.5 A,從安全角度考慮,滑動變阻器應選用R1。主要實驗器材選定后,再考慮到中學實驗室中的電流表的內(nèi)阻RA均不能忽略,且很難達到RAr,故由于電流表的分壓作用帶來的系統(tǒng)誤差較大,在無特殊說明情況下,一般均采用電流表內(nèi)接法。電路中為什么要接入定值小電阻R0?為了說明問題,先假定電源的電動勢就是2 V,內(nèi)阻就是0.1 Ω,不考慮電流表內(nèi)阻的分壓影響。本處通過列表來說明接入R0前后對測量值準確度的影響。 答案:V1 A1 R1 電路圖如下圖所示 8解析:由歐姆定律有,E=I(R+r),R=-r。 由此知圖線的斜率為電動勢E,縱軸截距大小為內(nèi)阻r, E==2.9 V,r=0.9 Ω。 答案:2.9 V 0.9 Ω 9解析:本題考查作圖法處理實驗數(shù)據(jù)。作圖線時,應把個別不合理的數(shù)據(jù)排除圖線,如圖乙所示。由直線與縱軸的交點可讀出電動勢E=1.45 V,再讀出直線與橫軸的交點的坐標(U,I)連同得出的E值代入E=U+Ir中,得到r=(E-U)/I≈0.70 Ω。選用第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的結果誤差最大。由圖知,當過第3組和第4組數(shù)據(jù)作直線時,此直線與原直線偏離最大,因此誤差最大。 圖乙 答案:(1)E=1.45 V r=0.70 Ω (2)3 4 (1)作圖線時,應讓盡量多的點落在直線上,個別誤差大的點要舍去(例如本圖中的第4個點)。 (2)縱坐標可以不從零開始,有效利用坐標紙的空間。 (3)內(nèi)阻r要用r=||來求解。 10解析:(1)按題意知,采用的是替代法測電流表的內(nèi)阻,所以合理順序應為:CBFEDA。 (2) 的內(nèi)阻為RA2=468.0 Ω,原最大量程為500 μA,再改裝成20 mA,則應并聯(lián)一個分流電阻, R并==12 Ω, 改裝后的電流表的內(nèi)阻為RA==11.7 Ω。 (3)此問靈活,答法多樣,合理即可。 答案:(1)CBFEDA (2)12 11.7 (3)解法一:①R3+RA=E()-r ②如圖所示。 ③直線斜率 縱軸截距的絕對值 解法二:①=(R3+RA)+ ②如圖所示。 ③直線斜率的倒數(shù) 縱軸截距除以斜率 解法三:①R3=E()-(r+RA) ②如圖所示。 ③直線的斜率 縱軸截距的絕對值與RA的差- 配套講稿:
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