2019-2020年高中物理 第2章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測定電源的電動勢和內(nèi)阻練習(xí) 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第2章 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測定電源的電動勢和內(nèi)阻練習(xí) 新人教版選修3-1 1．利用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻所依據(jù)的公式是E＝U＋I(xiàn)r，需要測量的物理量有U、I． 2．為了測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，下圖給出的兩種實(shí)驗(yàn)電路圖．由于一般電池的內(nèi)阻較小(比電壓表的內(nèi)阻小得多，與電流表的內(nèi)阻相差不多)，所以為使測量結(jié)果比較準(zhǔn)確，應(yīng)選用圖(1)所示的電路． 3．用作圖法求電池的電動勢和內(nèi)阻，作U－I圖象時(shí)，在坐標(biāo)圖上以I為橫坐標(biāo)，以U為縱坐標(biāo)，作出圖象后，把這條直線用虛線延長，這條直線與縱軸交點(diǎn)的物理意義是電源的電動勢E，與橫軸交點(diǎn)的物理意義是短路電流I，直線的斜率的物理意義是斜率的大小等于電源內(nèi)阻，由此可以看出，用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是減小實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差，但要求在測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，作圖象時(shí)必須嚴(yán)格認(rèn)真，且使大多數(shù)的點(diǎn)在這一直線上，不在這一直線上的點(diǎn)大致均勻地分布在直線的兩側(cè)，才能從圖象中找出正確的結(jié)論和準(zhǔn)確的答案． 4．測電源電動勢和內(nèi)阻的其他方法． (1) 依據(jù)E＝IR＋I(xiàn)r． (2) 依據(jù)E＝U＋r． ?基礎(chǔ)鞏固 1．如圖是測量電源內(nèi)電阻的電路，下列的說法中正確的是(CF) A．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值 B．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值 C．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值 D．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值 E．測出的電動勢與真實(shí)值相同 F．測出的電動勢比真實(shí)值小 解析：E＝U＋I(xiàn)R，I＝IA＋，由于電壓表的分流作用，對于每個(gè)電壓值U1，測得的電流IA小于總電流I1，U越大，IA跟I1相差越大，電源的U－I圖象如圖所示：由圖示可知，電源電動勢的測量值小于真實(shí)值，電源內(nèi)阻的測量值小于真實(shí)值，故ABDE錯誤，CF正確；故選CF. 2．如圖是測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路，關(guān)于誤差的說法正確的是(BE) A．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值 B．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值 C．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實(shí)值 D．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實(shí)值 E．測出的電動勢與真實(shí)值相同 F．測出的電動勢比真實(shí)值小 解析：由圖示可得，電流表測電路電流，由于電流表的分壓作用，電壓表測量值小于路端電壓，實(shí)驗(yàn)誤差是由于電流表分壓造成的；當(dāng)外電路斷路時(shí)，電壓表示數(shù)等于路端電壓，電源的U－I圖象如圖所示：由圖示可知，電源電動勢的測量值與真實(shí)值相等，電源內(nèi)阻的測量值大于真實(shí)值，故ACDF錯誤，BE正確；故選BE. 3．(多選)用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中錯誤的是(BD) A．應(yīng)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(yīng)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(shí)，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，測量誤差才小 解析：伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表，滑動變阻器阻值不能太大，如果太大不便于調(diào)節(jié)． 4．在測定一節(jié)干電池(電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻約為2 Ω)的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選擇： A．電壓表量程為15 V； B．電壓表量程為3 V； C．滑動變阻器為(20 Ω，3 A)； D．滑動變阻器為(500 Ω，0.2 A)． (1)電壓表應(yīng)該選________(選填“A”或“B”)，這是因?yàn)? ________________________________________________________________________. (2)變阻器應(yīng)選________(選填“C”或“D”)，這是因?yàn)? ________________________________________________________________________. 解析：本題主要考查對電學(xué)儀器的選擇．電學(xué)儀器的選擇最主要的有兩條原則： (1)安全，即不能超量程； (2)方便，即便于讀數(shù)和調(diào)節(jié)．由于電源電動勢約為1.5 V，故選量程為0～3 V的電壓表，讀數(shù)既準(zhǔn)確，又方便，D滑動變阻器的額定電流太小，阻值大，調(diào)節(jié)不方便，故選C滑動變阻器． 答案：(1)B　讀數(shù)既準(zhǔn)確、又方便　(2)C　滑動變阻器D的額定電流太小，最大阻值太大，調(diào)節(jié)不方便． 5．某同學(xué)用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材： A．被測干電池一節(jié) B．電流表：量程0～0.6 A，內(nèi)阻rA＝0.3 Ω C．電流表：量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω D．電壓表：量程0～3 V，內(nèi)阻未知 E．電壓表：量程0～15 V，內(nèi)阻未知 F．滑動變阻器：0～10 Ω，2 A G．滑動變阻器：0～100 Ω，1 A H．開關(guān)、導(dǎo)線若干 伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差．在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻． (1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲_______(填寫選項(xiàng)前的字母)； (2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇下圖中的 ______(填“甲”或 “乙”)． (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U－I圖象，則在修正了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差后，干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω. 解析：(1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篈.被測干電池一節(jié)；為了讀數(shù)準(zhǔn)確，所以選擇B電流表，量程：0～0.6 A；D.電壓表：量程0～3 V；滑動變阻器阻值較小有利于電表的數(shù)值變化，減小誤差，故選F；H.開關(guān)、導(dǎo)線若干． (2)測量電動勢和內(nèi)阻的時(shí)候，由于電源的內(nèi)阻是很小的，若采用甲圖的接法，由于電流表內(nèi)阻的影響，會使測量電阻偏大，為了減小內(nèi)阻的測量誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用電路圖乙． (3)由U－I圖象可知，電池的電動勢為：E＝1.50 V; 內(nèi)電阻為：r＝＝ Ω＝1.0 Ω. 答案：(1)ABDFH　(2)乙　(3)1.5　1.0 ?能力提升 6．給你一個(gè)電壓表、一個(gè)電阻箱、電鍵及導(dǎo)線等器材： (1)在虛線框內(nèi)畫出根據(jù)閉合電路歐姆定律測定一節(jié)舊的干電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖． (2)在實(shí)驗(yàn)過程中，將電阻箱撥到45 Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為0.90 V；若將電阻箱撥到如圖甲所示的位置時(shí)，電壓表讀數(shù)如圖乙表盤所示．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以算出該節(jié)電池的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω. 解析：(2)由E＝0.9＋r，E＝1＋r，得E＝1.3 V，r＝20 Ω. 答案：(1)電路圖如圖所示 (2)1.3　20 7．某同學(xué)在用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，串聯(lián)了一只2.5 Ω的保護(hù)電阻R0，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示． (1)按圖甲電路原理圖將圖乙實(shí)物連接起來； (2)該同學(xué)按上述電路原理圖正確連接好實(shí)驗(yàn)電路，合上開關(guān)S后，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P由A端向B端逐漸滑動時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)幾乎不變，直到當(dāng)滑動觸頭P滑至鄰近B端時(shí)，電壓表的示數(shù)急劇變化，出現(xiàn)上述情況的原因是： ________________________________________________________________________. (3)該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)，測出的數(shù)據(jù)如下表所示．請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)幫他在圖中畫出U－I圖象，并由圖得出電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω. I/A 0.10 0.17 0.23 0.30 U/V 1.20 1.00 0.80 0.60 答案：(1)如圖所示　(2)滑動變阻器的總電阻太大　(3)1.48　3.0(如圖所示) 8．在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于所用電壓表(視為理想電壓表)的量程較小，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)物電路． (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到________(選填“最大值”“最小值”或“任意值”)． (2)改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值R0＝10 Ω的定值電阻兩端的電壓U.下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是________(選填“1”或“2”). 方案編號 電阻箱的阻值R/Ω 1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 2 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的－R圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動勢E＝________，內(nèi)阻r＝________．(用k、b和R0表示) 解析：(1)實(shí)驗(yàn)中電阻箱起到改變電路的總電阻和分壓作用，為了確保儀器的安全，一般將電阻箱的電阻先調(diào)到最大值． (2)由于定值電阻R0＝10 Ω，若選用方案1，則電壓表的示數(shù)較小，示數(shù)變化范圍也很小，所以選用方案2. (3)由題意可得E＝(R0＋R＋r)，變形為＝R＋，由題意得斜率k＝，截距b＝，解得E＝，r＝－R0. 答案：(1)最大值　(2)2　(3)?。璕0