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2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)課3 測定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻練習(xí)(含解析)新人教版

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1、第八章 實(shí)驗(yàn)課3 測定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 1.某同學(xué)設(shè)想運(yùn)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路,測量未知電阻Rx的阻值、電流表A的內(nèi)阻和電源(內(nèi)阻忽略不計(jì))的電動(dòng)勢(shì),實(shí)驗(yàn)過程中電流表的讀數(shù)始終符合實(shí)驗(yàn)要求. (1)為了測量未知電阻Rx的阻值,他在閉合開關(guān)之前應(yīng)該將兩個(gè)電阻箱的阻值調(diào)至________(選填“最大”或“最小”),然后閉合開關(guān)K1,將開關(guān)K2撥至1位置,調(diào)節(jié)R2使電流表A有明顯讀數(shù)I0;接著將開關(guān)K2撥至2位置.保持R2不變,調(diào)節(jié)R1,當(dāng)調(diào)節(jié)R1=34.2 Ω時(shí),電流表A讀數(shù)仍為I0,則該未知電阻的阻值Rx=________Ω. (2)為了測量電流表A的內(nèi)阻RA和電源(內(nèi)阻忽略不計(jì))

2、的電動(dòng)勢(shì)E,他將R1的阻值調(diào)到R1=1.5 Ω;R2調(diào)到最大,將開關(guān)K2撥至2位置,閉合開關(guān)K1;然后多次調(diào)節(jié)R2,并在表格中記錄下了各次R2的阻值和對(duì)應(yīng)電流表A的讀數(shù)I;最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),他畫出了如圖乙所示的圖象,根據(jù)你所學(xué)知識(shí)和題中所給字母寫出該圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為:______________(用題中所給字母表示);利用圖象中的數(shù)據(jù)可求得,電流表A的內(nèi)阻RA=________Ω,電源(內(nèi)阻忽略不計(jì))的電動(dòng)勢(shì)E=________V. 解析:(1)為了保護(hù)電路,需要將電阻箱的阻值都調(diào)至最大;因?yàn)閮煞N情況下電流表示數(shù)相同,Rx和R1等效,所以Rx=R1=34.2 Ω. (2)將電流

3、表看作一個(gè)電阻RA,根據(jù)閉合電路歐姆定律得 E=I(R1+R2+RA),解得=R2+,故 - R2的圖象的斜率為,則縱截距為,代入數(shù)據(jù)可得=,=0.5,解得E=4 V,RA=0.5 Ω. 答案:(1)最大 34.2 (2)=+ 0.5 4 2.(2019屆溫州模擬)在測定一組干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,備有下列器材: A.電流傳感器1 B.電流傳感器2 C.定值電阻R0(3 kΩ) D.滑動(dòng)變阻器R(0~20 Ω) E.開關(guān)和導(dǎo)線若干 某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中沒有電壓傳感器,但給出了兩個(gè)電流傳感器,于是他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來完成實(shí)驗(yàn). (1)該同學(xué)利用測出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作

4、出的I1-I2圖線(I1為電流傳感器1的示數(shù),I2為電流傳感器2的示數(shù),且I1遠(yuǎn)小于I2)如圖乙所示,則由圖線可得被測電池的電動(dòng)勢(shì)E=________V,內(nèi)阻r=________Ω. (2)若將圖線的縱軸改為________,則圖線與縱軸交點(diǎn)的物理含義即為被測電池電動(dòng)勢(shì)的大?。? 解析:(1)由閉合電路歐姆定律有E=U+I(xiàn)r,可得I1R0=E-I2r,則I1=-I2,即I1與I2間為線性關(guān)系,由數(shù)學(xué)知識(shí)可得,k=-,b=,由題圖乙可知,b=1.5 mA,k=-0.5×10-3,解得E=4.5 V,r=1.5 Ω. (2)若將圖象縱軸改為路端電壓,即I1R0,則圖線與縱軸交點(diǎn)的物理意義即為被

5、測電源電動(dòng)勢(shì)的大?。? 答案:(1)4.5 1.5 (2)I1R0 3.(2018屆開封模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來測量電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻R1和R2的阻值.實(shí)驗(yàn)器材有:待測電源E(不計(jì)內(nèi)阻),待測電阻R1,待測電阻R2,電壓表V(量程為3 V,內(nèi)阻很大),電阻箱R(0~99.99 Ω),單刀單擲開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2,導(dǎo)線若干. (1)先測電阻R1的阻值.請(qǐng)將該同學(xué)的操作補(bǔ)充完整: A.閉合S1,將S2切換到a,調(diào)節(jié)電阻箱,讀出其示數(shù)R0和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U1. B.保持電阻箱示數(shù)不變,________,讀出電壓表的示數(shù)U2. C.則電阻R1的表達(dá)式為R1=_____

6、___. (2)該同學(xué)已經(jīng)測得電阻R1=3.2 Ω,繼續(xù)測電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值,其做法是:閉合S1,將S2切換到a,多次調(diào)節(jié)電阻箱,讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U,由測得的數(shù)據(jù),繪出了如圖乙所示的 - 圖線,則電源電動(dòng)勢(shì)E=________V,電阻R2=________Ω. 解析:(1)將S2切換到b,由歐姆定律有U2=I(R0+R1),U1=IR0,聯(lián)立解得R1=R0.(2)根據(jù)E=U+(R1+R2),變形得=+·,對(duì)比圖象有=0.5,得E=2 V;==2.0,R1=3.2 Ω,得R2=0.8 Ω. 答案:(1)將S2切換到b R0 (2)2 0.8 4.在“測定

7、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室僅提供下列實(shí)驗(yàn)器材: A.兩節(jié)舊干電池,每節(jié)電動(dòng)勢(shì)約1.5 V B.直流電壓表V1、V2,量程均為0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ C.電流表,量程0~0.6 A,內(nèi)阻小于1 Ω D.定值電阻R0,阻值2 Ω E.滑動(dòng)變阻器R,最大阻值15 Ω F.開關(guān)和導(dǎo)線若干 (1)請(qǐng)根據(jù)如圖甲所示的實(shí)物圖,在圖乙虛線框中畫出對(duì)應(yīng)的電路圖. (2)根據(jù)圖甲電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測得多組U、I數(shù)據(jù),作出U-I圖象,求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的值均小于真實(shí)值,其產(chǎn)生誤差的原因是_______________________. (3)實(shí)驗(yàn)過程中,由于電流表發(fā)生了故障,某同學(xué)又設(shè)計(jì)

8、了如圖丙所示的電路測定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭,記錄U1和U2的值如下表所示,用測出的數(shù)據(jù)在圖丁中繪出U2-U1圖線. 組數(shù) 1 2 3 4 5 6 電壓U1/V 0.80 1.25 1.53 1.72 1.87 1.98 電壓U2/V 1.60 1.87 2.04 2.15 2.24 2.31 (4)由圖線可得被測電池組的電動(dòng)勢(shì)E=________ V,內(nèi)阻r=________Ω.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 解析:(1)如圖所示. (2)電流表不是測得流過電池的電流,原因是電壓表的分流造成的. (3)根據(jù)描點(diǎn)法,如圖

9、所示. (4)由閉合電路歐姆定律可知,E=U2+r,變形得U2=E+U1,結(jié)合圖象分析可得E=2.9 V(2.8~3.0 V均可),r=3.0 Ω(2.9~3.1 Ω均可). 答案:見解析 5.(2018屆韶關(guān)模擬)某同學(xué)要測定一電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,實(shí)驗(yàn)器材有:一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表,測得的電流用I表示),一只電阻箱(阻值用R表示),一只開關(guān)和導(dǎo)線若干.該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù). (1)該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是E=________(用r、I、R表示). (2)該同學(xué)在閉合開關(guān)之前,應(yīng)先將電阻箱調(diào)到________(選填“最大值”“

10、最小值”或“任意值”),實(shí)驗(yàn)過程中,將電阻箱調(diào)至如圖乙所示位置,則此時(shí)電阻箱接入電路的阻值為________Ω. (3)該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的 - R圖象,則由圖象可求得,該電源的電動(dòng)勢(shì)E=________V,內(nèi)阻r=________Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 解析:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律,該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是E=I(R+r). (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的安全性原則,在閉合開關(guān)之前,應(yīng)先將電阻箱調(diào)到最大值.根據(jù)電阻箱讀數(shù)規(guī)則,電阻箱接入電路的阻值為2×10 Ω+1×1 Ω=21 Ω. (3)由E=I(R+r)可得=R+r. - R圖象斜率等于,E=6.3 V,

11、圖象在縱軸上的截距等于r,r=2.5 Ω. 答案:(1)I(R+r) (2)最大值 21 (3)6.3(6.1~6.4)  2.5(2.4~2.6) 6.某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示,其中,虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì)G改裝的電流表A,V為標(biāo)準(zhǔn)電壓表,E為待測電池組,S為開關(guān),R為滑動(dòng)變阻器,R0是標(biāo)稱值為4.0 Ω的定值電阻. (1)已知靈敏電流計(jì)G的滿偏電流Ig =100 μA、內(nèi)阻rg=2.0 kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA,應(yīng)并聯(lián)一只________Ω(保留1位小數(shù))的定值電阻R1. (2)根據(jù)圖甲,用筆畫線代替導(dǎo)線將圖

12、乙連接成完整電路. (3)某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表所示: 測量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 電壓表V 讀數(shù)U/V 5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 改裝表A 讀數(shù)I/mA 20 40 60 80 100 120 140 160 該小組借鑒“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的方法(逐差法),計(jì)算出電池組的內(nèi)阻r=________Ω(保留2位小數(shù));為減小偶然誤差,逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)是________________________________________

13、_. (4)該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)際阻值對(duì)測量結(jié)果的影響,用一已知電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組,通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn):電動(dòng)勢(shì)的測量值與已知值幾乎相同,但內(nèi)阻的測量值總是偏大.若測量過程無誤,則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是________.(填選項(xiàng)前的字母) A.電壓表內(nèi)阻的影響 B.滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小 C.R1的實(shí)際阻值比計(jì)算值偏小 D.R0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大 解析:(1)由電流表的改裝知識(shí)可知. R1== Ω≈1.0 Ω. (2)如圖所示. (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合逐差法可知 r1=-R0,r2=-R0, r3=-R0,r4=-R0. 故r= =-R0≈1.66 Ω. 逐差法在計(jì)算中體現(xiàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是:充分利用已測得的數(shù)據(jù). (4)根據(jù)題意可知,內(nèi)阻的測量值為r測=-R0,因此,電壓表的內(nèi)阻、滑動(dòng)變阻器的阻值對(duì)測量結(jié)果無影響.若R1的實(shí)際值比計(jì)算值偏小,則改裝后的電流表示數(shù)偏小,導(dǎo)致內(nèi)阻測量值偏大.根據(jù)內(nèi)阻測量值的表達(dá)式可知,R0的實(shí)際值比標(biāo)稱值偏大,也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻測量值偏大.故選CD. 答案:(1)1.0 (2)見解析圖(其他正確連接同樣可以) (3)1.66 充分利用已測得的數(shù)據(jù) (4)CD 7

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