2013高考物理复习训练2-10 实验原理 7页

‎(时间：60分钟)‎ 知识点一　实验原理 ‎1．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法中错误的是 (　　)．‎ A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显 B．应选用内阻较小的电压表和电流表 C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载 D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小 解析　伏安法测电池的电动势和内阻实验中，应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表，滑动变阻器阻值不能太大，如果太大不便于调节．‎ 答案　BD ‎2．为测定电池的电动势和内阻，待测电池、开关、导线配合下列仪器可达到实验目的的是 (　　)．‎ A．一只电流表和一只电阻箱 B．一只电压表和一只电阻箱 C．一只电流表和一个滑动变阻器 D．一只电压表和一个滑动变阻器 解析　由E＝IR＋Ir知测E、r用一只电流表测电流，用电阻箱改变外电阻并可读出阻值，只要获得两组I、R数据即可求得E、r，用滑动变阻器无法确定接入电路的电阻，故A正确，C不可行；由E＝U＋·r知测E、r用一只电压表和一只电阻箱可获得两组U、R值求出E、r，故B正确；若用一只电压表和一个滑动变阻器不可以，因滑动变阻器接入电路的阻值无法确定，故D不能达到目的．‎ 答案　AB ‎3．给你一个电压表、一个电阻箱、电键及导线等器材：‎ ‎(1)在虚线框内画出根据闭合电路欧姆定律测定一节旧的干电池的电动势和内阻的实验电路图．‎ ‎ (2)在实验过程中，将电阻箱拨到45 Ω时，电压表读数为0.90 V；若将电阻箱拨到如图2－10－9甲所示的位置时，电压表读数如图2－10－9乙表盘所示．根据以上数据，可以算出该节电池的电动势E＝______ V，内电阻r＝____ Ω.‎ 图2－10－9‎ 解析　由E＝0.9＋ r，E＝1＋r，得E＝1.3 V，r＝20 Ω.‎ 答案　(1)电路图如图所示 ‎(2)1.3　20‎ 知识点二　数据处理 ‎4．用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图2－10－10(a)所示，一位同学测得的六组数据如下表所示.‎ 组别 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 电流I/A ‎0.12‎ ‎0.20‎ ‎0.31‎ ‎0.32‎ ‎0.50‎ ‎0.57‎ 电压U/V ‎1.37‎ ‎1.32‎ ‎1.24‎ ‎1.18‎ ‎1.10‎ ‎1.05‎ ‎(1)试根据这些数据在图2－10－10(b)中作出U－I图线．‎ 图2－10－10‎ ‎(2)根据图线求出电池的电动势E＝________V，电池的内阻r＝________Ω.‎ 解析　本题考查用作图法处理实验数据的能力．作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太远的点应舍去，图线如图所示．由图线与纵轴的交点可得电动势E＝1.45 V，再读出图线与横轴交点的坐标(1.00,0.65)，由E＝U＋Ir得r＝≈0.69 Ω.‎ 答案　(1)见解析图　(2)1.45　0.69‎ 知识点三　电路图的连接 ‎5．某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内电阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5 Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图2－10－11(a)．‎ ‎(1)在图2－10－11(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．‎ ‎(2)请完成下列主要实验步骤：‎ ‎①检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图2－10－11(c)所示，读得电阻值是________；‎ ‎②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V；‎ ‎③将开关S2________，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1.‎ ‎(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是________(计算结果保留两位有效数字)．‎ 图2－10－11‎ 解析　(2)由题干图(c)读得电阻箱阻值为R＝20 Ω；将S1闭合S2断开，电压表示数为电源电动势E＝1.49 V，将S2再闭合，电压表示数为R两端电压．将电压表视为理想电表，则干路电流I＝＝ A＝0.058 A.‎ ‎(3)因为I＝，所以r＝－R0－R＝ Ω＝0.69 Ω.‎ 答案　(1)如图所示　(2)①20 Ω　③闭合　(3)0.69 Ω ‎6．如图2－10－12甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10 000 Ω(比r和滑动变阻器的总电阻大得多)，A2为理想电流表．‎ 图2－10－12‎ ‎(1)按电路原理图在图2－10－12乙虚线框内各实物图之间画出连线．‎ ‎(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________(选填“a端”、“中央”或“b端”)．‎ ‎(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为 I1/mA ‎0.120‎ ‎0.125‎ ‎0.130‎ ‎0.135‎ ‎0.140‎ ‎0.145‎ I2/mA ‎480‎ ‎400‎ ‎320‎ ‎232‎ ‎140‎ ‎68‎ 图2－10－13‎ 在如图2－10－13所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1I2曲线．‎ ‎(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω.(保留两位小数)‎ ‎(5)该电路中电源输出的短路电流Im＝________A.‎ 解析　(1)由电路图连线如图 ‎(2)闭合开关S前，为保护电路，应使连入电路的滑动变阻器阻值最大，故滑动端c置于b端．‎ ‎(3)连线如图 ‎(4)电路中A1与R1串联等效于电压表，纵轴截距为0.149 mA，对应电压值U＝0.149×10－3×104 V＝1.49 V，‎ 故电动势E＝1.49 V，内阻r＝＝0.60 Ω.‎ ‎(5)短路电流Im＝＝A＝‎2.5 A.‎ 答案　(1)见解析图　(2)b端　(3)见解析图　(4)1.49　0.60　(5)2.5‎ ‎7．现有器材：理想电流表一个，两个定值电阻R1，R2，单刀单掷开关两个，导线若干，要求利用这些器材较精确地测量一节干电池的电动势(电动势约1.5 V)．‎ ‎(1)在虚线框内画出实验电路图．‎ ‎ (2)用已知量和测得量表示待测电动势的数学表达式E＝________.‎ 解析　(1)由闭合电路的欧姆定律知：E＝I(R＋r)，当外电阻发生改变时，电流就改变，由两个定值电阻测得两个对应电流值，代入上式就可以解出电动势和内阻．故电路设计成如图所示．‎ ‎(2)将对应电压值和电流值代入E＝I(R＋r)得两个方程：‎ E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，‎ 联立解得：E＝.‎ 答案　(1)电路图见解析　(2) ‎8．在利用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，某同学的实际连线如图2－10－‎14a所示．(电流表A：0～0.6～‎3 A，电压表V：0～3～15 V)‎ ‎(1)经仔细检查、诊断知，该图中有两处不太合理的连线，那么这两处不太合理的连线对应的编号是________．‎ ‎(2)若利用改正后的正确的连线图，实验后，测得数据，并画出电源的输出特性图象(U－I图)如图2－10－14 b．则该电源的电动势为________，电源内阻为________．‎ 图2－10－14‎ 答案　(1)③⑤　(2)3 V　2 Ω ‎9．利用电压表和电流表测一节干电池的电动势E和内阻r，电路如图2－10－15所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验得到四组数据如下表中所示．‎ ‎(1)表中数据经处理后，可确定电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ ‎(2)现有滑动变阻器：A(10 Ω，‎1 A)，B(500 Ω，‎0.5 A)，C(500 Ω，‎0.1 A)．那么在本次实验中，滑动变阻器R1应选用________，R2应选用________．(填“A”“B”或“C”)‎ I/mA U/V ‎50.0‎ ‎1.35‎ ‎75.0‎ ‎1.28‎ ‎100.0‎ ‎1.20‎ ‎150.0‎ ‎1.05‎ 图2－10－15　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 答案　(1)1.5　3　(2)B　A ‎10．利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池：电动势约为1.5 V，符号 电压表：量程0～1 V，内阻998.3 Ω，符号 电流表：量程0～1 A，符号 滑动变阻器：最大阻值10 Ω，符号 电阻箱：最大阻值99 999.9 Ω，符号 单刀单掷开关1个，符号 导线若干 ‎(1)设计测量电源电动势和内阻的电路并画出电路原理图．要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负．‎ ‎(2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的________倍，电阻箱的阻值应为________Ω.‎ 解析　电源电动势为1.5 V，而电压表量程为0～1 V，故电压表需要扩大量程．为了实验的精确度，减少读数的相对误差，所以量程扩大到2 V即可．‎ 答案　(1)如解析图所示 ‎(2)2　998.3‎