浙江省2021版高考物理一轮复习实验微讲座3电学实验实验十测定电池的电动势和内阻达标检测含解析 1 9页

实验十 测定电池的电动势和内阻 ‎1．(2020·湖州质检)某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验．图中电流表的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表的量程为3V，内阻约3kΩ；G为小量程电流表，内阻约为200Ω；电源电动势约3V，内阻较小，下列电路中正确的是(　　)‎ 解析：选B.伏安法测小电阻时，电流表应外接，A错误．测定电源电动势和内阻时，电压表测量的是电源两端的电压，因为电源内阻比较小，所以电流表测量误差较小，B正确．测绘小灯泡的伏安特性曲线时，需从电压为零开始，所以要用分压接法，故C错误．G为小量程电流表，允许流过的电流有限，不能从量程为0.6A的电流表上读取，D错误．‎ ‎2．(2020·嘉兴质检)某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻．已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约为1Ω；电压表(0～3V，3kΩ)、电流表(0～0.6A，1.0Ω)、滑动变阻器有R1(10Ω，2A)和R2(100Ω，0.1A)各一只．‎ 9‎ ‎(1)实验中滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路．‎ ‎(3)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的U－I图线，由图可较准确地求出该电源电动势E＝______V；内阻r＝________Ω.‎ 解析：(1)电路中最大电流I＝1.5A，R2的额定电流远小于1.5A，同时R2阻值远大于电源内阻r，不便于调节，所以滑动变阻器选用R1.‎ ‎(2)对照电路图，按电流方向连接电路，如答案图所示．‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律U＝E－Ir得知，当I＝0时，U＝E，U－I图线斜率的绝对值等于电源的内阻和电流表内阻之和，则电源的电动势E＝1.48V，r＝－RA＝Ω－1.0Ω≈0.89Ω.‎ 答案：(1)R1　(2)连线如图　(3)1.48　0.89‎ ‎3．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．‎ ‎(1)应该选择的实验电路是下图中的________(选填“甲”或“乙”)．‎ ‎(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：‎ A．电压表(0～15V)　　　　‎ B．电压表(0～3V)‎ C．滑动变阻器(0～50Ω) ‎ 9‎ D．滑动变阻器(0～500Ω)‎ 实验中电压表应选用________，滑动变阻器应选用________．(选填相应器材前的字母)‎ ‎(3)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．下列的各示意图中正确反映P－U关系的是________．‎ 解析：(1)根据U＝E－Ir测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I，电压表和电流表内阻影响会造成实验误差．电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，因此应选择甲电路．‎ ‎(3)电池的输出功率P＝UI＝U＝－U2＋U，P－U图象为开口向下的二次函数，应选C.‎ 答案：(1)甲　(2)B　C　(3)C ‎ [课后达标]‎ ‎1.(2020·绍兴检测)以下是“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤：‎ A．闭合开关，调节滑片位置，记下每次调节时电流表、电压表的一组示数I、U，测出若干组数据 B．将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路，滑动变阻器采用分压式接法，如图所示 C．调节滑片，使闭合开关前滑片处于滑动变阻器的最左端 D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线 ‎(1)以上各步骤中存在错误或不足的是________．应如何改正？____________________.‎ ‎(2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列起来__________________________．‎ 答案：(1)D　应将各点用平滑的曲线连接起来　(2)BCAD ‎2．(2020·丽水调研)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室备有下列实验器材：‎ A．电压表V1(量程0～3V，内阻约为15kΩ)‎ B．电压表V2(量程0～15V，内阻约为75kΩ)‎ 9‎ C．电流表A1(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)‎ D．电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)‎ E．变阻器R1(0～100Ω，0.6A)‎ F．变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)‎ G．电池组E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)‎ H．开关S，导线若干 ‎(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有____________(填代号)．‎ ‎(2)为减小实验误差，应选用图中________(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图中的实物图用线连接起来．‎ ‎(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.‎ 解析：(1)由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝＝A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.‎ ‎(2)由于＞应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示．‎ 9‎ ‎(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635(0.635～0.637) mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测电阻的阻值为Rx＝＝Ω＝2.4Ω.‎ 答案：(1)ADEGH　(2)乙　实物图见解析 ‎(3)0.635　2.4‎ ‎3．(2018·11月浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx，小明设计了如图甲所示的电路．‎ ‎(1)实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c点先后与a、b点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将c点接____________(选填“a点”或“b点”)．按此连接测量，测量结果____________(选填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真实值．‎ ‎(2)根据实验测得的6组数据，在图乙中描点，作出了2条图线．你认为正确的是____________(选填“①”或“②”)，并由图线求出电阻Rx＝____________Ω.(保留2位有效数字)‎ ‎　‎ 解析：(1)由题中表述知，c先后与a、b试触，电压表变化比较大，故电流表的电阻对电路影响比较大，所以应该使用电流表外接法，即接a点，测量值比真实值偏小．‎ ‎(2)根据电路的接法，当电流为零时电压表示数也为零，故图线过原点，选②，由斜率的倒数即为电阻阻值可知，R＝7.5Ω.‎ 答案：(1)a点　小于 ‎(2)②　7.5(7.3～7.7均可)‎ ‎4．(2020·台州质检)在“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验中，有两节新的干电池、开关、若干导线和待测金属管(其阻值约为5Ω)及下列器材：‎ A．电压表0～3V，内阻约10kΩ B．电压表0～15V，内阻约50kΩ C．电流表0～0.6A，内阻约0.05Ω D．电流表0～3A，内阻约0.01Ω E．滑动变阻器，0～10Ω F．滑动变阻器，0～100Ω 9‎ ‎(1)要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________；(填序号)‎ ‎(2)实验中他的实物接线如图所示，请指出接线中的两处明显错误．‎ 错误1：_________________________________________________________________；‎ 错误2：_________________________________________________________________.‎ 解析：(1)由于两节干电池的电动势为3V，所以电压表应选A；由于通过金属管的最大电流约为Im＝＝A＝0.6A，所以电流表应选C；为方便调节，应选择阻值范围小的滑动变阻器，所以滑动变阻器应选E.‎ ‎(2)由于待测金属管阻值远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，连线图中的两处明显错误分别是：‎ 错误1：导线连接在了滑动变阻器的滑片上；‎ 错误2：采用了电流表内接法．‎ 答案：(1)A　C　E　(2)导线连接在了滑动变阻器的滑片上　采用了电流表内接法 ‎5．(2020·舟山调研)在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：‎ A．待测的干电池 B．电流传感器1‎ C．电流传感器2‎ D．滑动变阻器R(0～20Ω　2A)‎ E．定值电阻R0(2000Ω)‎ F．开关和导线若干 某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验．‎ ‎(1)在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则电流传感器1的示数将________(选填“变大”或“变小”)．‎ 9‎ ‎(2)图乙为该同学利用测出的实验数据绘出的I1－I2图线(I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值)，则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ ‎(3)若将图线的纵坐标改为________，则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小．‎ 解析：(1)滑动变阻器在电路中应起到调节电流的作用，滑片P向右滑动时R值减小，电流传感器2的示数变大，电流传感器1的示数变小．‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律可得：I1R0＝E－I2r 变形得：I1＝－；‎ 由数学知识可得：图象中的|k|＝，b＝；‎ 由图可知：b＝1.50×10－3A，‎ ‎|k|＝×10－3＝1×10－3；‎ 解得：E＝3.00V，r＝2.00Ω.‎ ‎(3)若图象纵坐标改为路端电压，即I1R0，则图线与纵坐标轴的交点即可表示为电源的电动势．‎ 答案：(1)变小　(2)3.00　2.00　(3)I1R0‎ ‎6．为确定某电子元件的电气特性，做如下测量．‎ ‎(1)用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡(选填“×10”或“×1k”)，并__________再进行测量，多用表的示数如图甲所示，测量结果为________Ω.‎ ‎　‎ 9‎ ‎(2)将待测元件(额定电压9V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、开关及若干导线连接成电路如图乙所示．添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性．‎ 本实验中使用多用表测电压时，多用表的选择开关应调到________挡(选填“直流电压10V”或“直流电压50V”)．‎ 解析：(1)用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×10”倍率的电阻挡，并欧姆调零后再进行测量，多用表的示数如题图(a)所示，测量结果为70Ω.‎ ‎(2)要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路．本实验中使用多用表测电压，电动势为6V，选择开关应调到直流电压10V挡．‎ 答案：(1)×10　欧姆调零　70　(2)连线如图　直流电压10V ‎7．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用．对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图象都相同．‎ ‎(1)请在图1中画出上述u－q图象．类比直线运动中由v－t图象求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep.‎ ‎(2)在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源(忽略内阻)．通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q－t曲线如图3中①②所示．‎ a．①②两条曲线不同是______(选填“E”或“R”)的改变造成的；‎ b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电．依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径．‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎(3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中电源对电容器充电，‎ 9‎ 可实现电容器电荷量随时间均匀增加．请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程，填写下表(选填“增大”“减小”或“不变”)．‎ ‎“恒流源”‎ ‎(2)中电源 电源两端电压 通过电源的电流 解析：(1)电压为U时，电容器带电Q，图线和横轴围成的面积为所储存的电能Ep Ep＝QU，又Q＝CU 故Ep＝CU2.‎ ‎(2)a.由题图，充完电后，①②两次带电荷量相等，由Q＝CU＝CE知，两次电源电动势相等．故①②两条曲线不同不是E的改变造成的，只能是R的改变造成的．b.刚开始充电瞬间，电容器两端的电压为零，电路的瞬时电流为I＝，故减小电阻R，刚开始充电瞬间电流I大，曲线上该点切线斜率大，即为曲线①.短时间内该曲线与时间轴围成的面积更大(电荷量更多)，故可以实现对电容器快速充电；增大电阻R，刚开始充电瞬间电流I小，即为曲线②，该曲线接近线性，可以实现更均匀充电．‎ ‎(3)接(2)中电源时，由于忽略电源E的内阻，故电源两端电压不变．通过电源的电流I＝，随着电容器两端电压U不断变大，通过电源的电流减小；“恒流源”是指电源输出的电流恒定不变．接“恒流源”时，随着电容器两端电压的增大，“恒流源”两端电压增大．‎ 答案：(1)u－q图线如图所示　CU2　(2)a.R　b．减小电阻R，可以实现对电容器更快速充电；增大电阻R，可以实现更均匀充电 ‎(3)‎ ‎“恒流源”‎ ‎(2)中电源 电源两端电压 增大 不变 通过电源的电流 不变 减小 9‎