【物理】2020届一轮复习人教版实验十一　测定电源的电动势和内阻　作业 13页

‎　实验十一　测定电源的电动势和内阻 　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题 ‎1．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是(　　)‎ A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E、r B．测出多组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值 C．测出多组I、U的数据，画出U－I图象，再根据图象求出E、r D．测出多组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内阻r 解析：测出多组I、U的数据，画出U－I图象可消除某次测量不准造成的偶然误差，且方法直观、简便，C正确．‎ 答案：C 二、非选择题 图38－1‎ ‎2．‎ 某实验小组利用如图38－1所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：‎ ‎①待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V)‎ ‎②电流表，量程3 mA ‎③电流表，量程0.6 A ‎④电压表，量程1.5 V ‎⑤电压表，量程3 V ‎⑥滑动变阻器，0～20 Ω ‎⑦开关一个，导线若干 ‎(1)请选择实验中需要的器材________(填标号)．‎ ‎(2)按电路图将实物(如图38－2所示)连接起来．‎ 图38－2‎ 图38－3‎ ‎ (3)小组由实验数据作出的U－I图象如图38－3所示，由图象可求得电源电动势为______________V，内电阻为____________Ω.‎ 解析：(1)电流表量程3 mA不能满足实验需要，故选量程为0.6 A的电流表；电动势小于1.5 V，故选量程为1.5 V 的电压表．其他都是电路必需器材，故所需器材为：①③④⑥⑦.‎ ‎(2)如图38－4所示．‎ 图38－4‎ ‎(3)根据图象得：E＝1.40 V，r＝2.8 Ω.‎ 答案：见解析 ‎3．(2017年高考·天津卷)某探究性学习小组利用如图38－5所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联—个R0＝3.0 Ω的电阻．‎ 图38－5‎ ‎(1)按图38－5电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．‎ ‎(2)排除故障后，‎ 该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图38－6.由I1－I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ 图38－6‎ 解析：(1)根据U＝IR，导线电阻R等于零，所以良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差，若一根导线两端有电势差，则导线断开．据此可推断出导线是完整的还是断开的．‎ ‎(2)将电流表A1和R1串联当成电压表使用，电压测量值 U＝I1(r1＋R1)，‎ 根据闭合电路欧姆定律有 I1(r1＋R1)＝E－I2(r＋R0)，‎ 整理得I1＝－I2，‎ 由题图可知，纵轴截距 b＝0.14×10－3A＝，‎ 所以电动势E＝0.14×10－3×(1×103＋9×103)V＝1.4 V，‎ 斜率的绝对值表示，‎ 即|k|＝＝，‎ 解得r≈0.5 Ω.‎ 答案：(1)aa′　bb′‎ ‎(2)1.4(1.36～1.44均可)　0.5(0.4～0.6均可)‎ ‎4．(2019年湖南长沙长郡中学月考)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，备有下列器材：‎ A．待测的干电池一节 B．电流表A1(量程0～3 mA，内阻Rg1＝10 Ω)‎ C．电流表A2(量程0～0.6 A，内阻Rg2＝0.1 Ω)‎ D．滑动变阻器R1(0～20 Ω，1.0 A)‎ E．电阻箱R0(0～9 999.9 Ω)‎ F．开关和导线若干 ‎(1)某同学发现上述器材中没有电压表，他想将其中的一个电流表和电阻箱改装成一个电压表，其量程为0～3 V，并设计了图38－7所示的a、b两个参考实验电路(虚线框内为改装电压表的电路)，其中合理的是________(填“a”或“b”)电路，此时R0的阻值应取________Ω.‎ 图38－7‎ ‎(2)图38－8为该同学根据合理电路所绘出的I1－I2图象(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，根据该图线可得被测干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ 图38－8‎ 解析：(1)实验提供的器材中虽然没有电压表，但给出了已知内阻的两个电流表，电路中电流最小约为I＝＝75 mA，应选择0～0.6 A量程的电流表A2，应将电流表A1串联电阻箱改装成较大量程的电压表使用，即合理的是b；要改装成量程为0～3 V的电压表，由欧姆定律有U＝Ig1(Rg1＋R0)，解得R0＝990.0 Ω.(2)延长题图38－8中图线，可得图线与纵轴的交点的纵坐标为1.48 mA，由闭合电路欧姆定律得E＝I1(Rg1＋R0)＋I2r，即I1＝－·I2，故＝1.48 mA，解得E＝1.48 V，将(0.45 A，1.1 mA)代入可得r＝0.84 Ω.‎ 答案：(1)b　990.0‎ ‎(2)1.48(1.46～1.49均可)　0.84(0.82～0.87均可)5.某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电压表(内阻很大)、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图38－9所示电路进行实验，测得的数据如下表所示.‎ 实验次数 ‎ ‎1 ‎ ‎ 2‎ ‎ 3‎ ‎ 4‎ ‎ 5‎ R(Ω)‎ ‎2.0‎ ‎ 4.0 ‎ ‎ 6.0‎ ‎ 8.0‎ ‎ 10.0‎ U(V) ‎ ‎ 1.00‎ ‎ 1.19‎ ‎ 1.27‎ ‎ 1.31‎ ‎ 1.35‎ (A)‎ ‎ 0.50 ‎ ‎0.30‎ ‎ 0.21 ‎ ‎ 0.16‎ ‎ 0.14‎ ‎(1)根据表中提供的数据，若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作________图象．(填选项前的字母)‎ A．U－　　　　　　 B．R－U C．R－ D.－U 图38－9‎ ‎　　‎ 图38－10‎ ‎(2)根据(1)，利用测得的数据，在图38－10所示的坐标纸上作出适当的图象．‎ ‎(3)由(2)中作出的图象可知，该干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ 解析：(1)根据表中提供的数据，‎ 若利用图象确定干电池的电动势和内阻，则应作U－I图象，即U－图象．‎ ‎(2)如图38－11所示．‎ 图38－11‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势等于断路电压，所以由(2)中作出的图象可知，该干电池的电动势E＝1.47 V，图象斜率的绝对值表示干电池的内阻，内阻r＝0.94 Ω.‎ 答案：(1)A　(2)如图38－11所示 ‎(3)1.47(1.45～1.48均可)　0.94(0.92～0.96均可)‎ ‎6．(2019年北京二模)某同学设计了如图38－12所示的电路来测量电源电动势E和内阻r及电阻R1的阻值．‎ 图38－12‎ 实验器材有：待测电源，待测电阻R1，电压表V(量程0～3 V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99 Ω)，单刀开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．‎ ‎(1)先测电阻R1的阻值．请将该同学的操作补充完整：‎ A．闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0‎ 和对应的电压表示数U1.‎ B．________，将S2切换到b，读出电压表的示数U2.‎ C．则电阻R1的表达式为R1＝________．‎ ‎(2)该同学已经测得电阻R1＝3.2 Ω，继续测电源电动势E和内阻r，其做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图38－13所示的－图线，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ 图38－13‎ 解析：(1)由实验电路图分析可知在切换S2时，应使电路中的电流保持不变，则应保持电阻箱示数不变．S2切换到a时，电压表测量的是电阻箱R两端的电压，则有U1＝IR0，当S2接b时，电压表测量的是电阻箱R和R1两端的电压，则有U2＝I(R0＋R1)，解得R1＝R0.‎ ‎(2)电阻箱两端的电压U＝R，则＝＋·，再由图乙中纵轴截距可得＝0.5 V－1，得E＝2.0 V，图线斜率＝ Ω/V ‎＝2 Ω/V，又知R1＝3.2 Ω，解得r＝0.8 Ω.‎ 答案：(1)保持电阻箱示数不变　R0‎ ‎(2)2.0　0.8‎ ‎7．(2019年凉山二诊)某同学设想运用如图38－14甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求．‎ ‎(1)为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至________(选填“最大”或“最小”)，然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置．保持R2不变，调节R1，当调节R1＝34.2 Ω时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx＝________Ω.‎ 图38－14‎ ‎(2)为了测量电流表A的内阻RA和电源(内阻忽略不计)的电动势E，他将R1的阻值调到R1＝1.5 Ω，R2调到最大，将开关K2拨至2位置，闭合开关K1；然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图38－14乙所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：________(用题中所给字母表示)；利用图象中的数据可求得，电流表A的内阻RA＝________Ω，‎ 电源(内阻忽略不计)的电动势E＝________V.‎ 解析：(1)为了保护电路，需要将电阻箱的阻值都调至最大；因为两种情况下电流表示数相同，Rx和R1等效，所以Rx＝R1＝34.2 Ω.‎ ‎(2)将电流表看作一个电阻RA，根据闭合电路欧姆定律得：‎ E＝I(R1＋R2＋RA)，解得＝R2＋，故－R2图象的斜率为，则纵轴上的截距为，代入数据可得：‎ ＝，＝0.5，‎ 解得：E＝4 V，RA＝0.5 Ω.‎ 答案：(1)最大　34.2　(2)＝＋　0.5　4‎ ‎8．某同学要测定一电源的电动势E和内电阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关和导线若干．该同学设计了如图38－15甲所示的电路进行实验和采集数据．‎ 图38－15‎ ‎(1)该同学设计实验的原理表达式是E＝________(用r、I、R表示)．‎ ‎(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到________．(填“最大值”“最小值”或“任意值”)，实验过程中，‎ 将电阻箱调至如图38－15乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω.‎ ‎(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图38－16所示的－R图象，则由图象可求得，该电源的电动势E＝________V，内阻r＝______Ω.(结果均保留两位有效数字)‎ 图38－16‎ 解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是E＝I(R＋r)．‎ ‎(2)根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值．根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2×10 Ω＋1×1 Ω＝21 Ω.‎ ‎(3)由E＝I(R＋r)可得＝R＋r.－R图象斜率等于，E＝6.3 V，图象在纵轴截距等于r，r＝2.5 Ω.‎ 答案：(1)I(R＋r)　(2)最大值　21‎ ‎(3)6.3(6.1～6.5)　2.5(2.4～2.6)‎ ‎　　　　　　　　　　‎