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2019-2020年高中物理 4.2測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻自我小測 滬科版選修3-1 1用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) 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(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過載 D．使滑動(dòng)變阻器阻值盡量大一些，測量誤差才會小 2如圖所示，甲、乙為兩個(gè)獨(dú)立電源的路端電壓U與通過它們的電流I的關(guān)系圖像，下列說法中正確的是(　　) A．路端電壓都為U0時(shí)，它們的外電阻相等 B．電流都是I0時(shí)，兩電源的內(nèi)電壓相等 C．電源甲的電動(dòng)勢大于電源乙的電動(dòng)勢 D．電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻 3下列給出多種用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是(　　) A．測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r，求出E和r B．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值 C．測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U－I圖像，再根據(jù)圖像求出E、r D．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)電阻r 4如圖所示是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫出的U－I圖像，下列關(guān)于這個(gè)圖像的說法中正確的是(　　) A．縱軸截距表示待測電源的電動(dòng)勢，即E＝3 V B．橫軸截距表示短路電流，即I短＝0.6 A C．根據(jù)r＝E/I短，計(jì)算出待測電源內(nèi)阻為5 Ω D．根據(jù)r＝||，計(jì)算出待測電源內(nèi)阻為1 Ω 5如圖所示，用一只電流表和兩個(gè)定值電阻測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，由于未考慮電流表的內(nèi)阻，其測量值E和r與真實(shí)值E0和r0相比較，正確的是(　　) A．E＝E0，r＝r0　　 　　B．E＞E0，r＜r0 C．E＝E0，r＞r0 D．E＞E0，r＞r0 6在用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，若線路器材接觸良好，某同學(xué)按下圖連接好電路，合上開關(guān)以后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)很大，電壓表示數(shù)為零，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭，兩電表的示數(shù)均無變化，產(chǎn)生這樣故障的原因是______________；又若在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)兩電表的示數(shù)正常，但移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭時(shí)，兩電表的示數(shù)不變化，產(chǎn)生這樣故障的原因是________________。 7在“測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材：電壓表V1(0～3 V)，電壓表V2(0～15 V)；電流表A1(0～0.6 A)，電流表A2(0～3 A)，滑動(dòng)變阻器R1(0～10 Ω，2 A)，滑動(dòng)變阻器R2(0～100 Ω，0.5 A)，阻值為1 Ω的蓄電池，為了使測量出的電動(dòng)勢和內(nèi)阻都盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表應(yīng)選______，電流表應(yīng)選______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______。畫出本實(shí)驗(yàn)的電路圖，并簡要說出你的理由。 8某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示電路測量電池組的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E＝______，r＝______。 9一位同學(xué)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中測得并記錄以下6組數(shù)據(jù)： I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中畫出U－I圖線并讀出電動(dòng)勢E＝______；內(nèi)電阻r＝______。 圖甲 (2)若不畫出圖線，只選用其中兩組U和I數(shù)據(jù)，可利用公式E＝U＋I(xiàn)r，算出E和r，這樣做可能得出誤差較大的結(jié)果。選用第______組和第______組數(shù)據(jù)，求得E、r的誤差最大。 10現(xiàn)要按圖①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢E(約1.5 V)和內(nèi)阻r(約20 Ω)，可供選擇的器材如下： 電流表、 (量程0～500 μA，內(nèi)阻約為500 Ω)，滑動(dòng)變阻器R(阻值0～100 Ω，額定電流1.0 A)，定值電阻R1(阻值約為100 Ω)，電阻箱R2、R3(阻值0～999.9 Ω)，開關(guān)、導(dǎo)線若干。 由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為此，先將電流表改裝(擴(kuò)大量程)，然后再按圖①電路進(jìn)行測量。 (1)測量電流表的內(nèi)組 按圖②電路測量的內(nèi)阻，以下給出了實(shí)驗(yàn)中必要的操作。 A．?dāng)嚅_開關(guān)S1 B．閉合開關(guān)S1、S2 C．按圖②連接線路，將滑動(dòng)變阻器R的滑片調(diào)至最左端，R2調(diào)至最大 D．調(diào)節(jié)R2，使的示數(shù)為I1，記錄R2的值 E．?dāng)嚅_開關(guān)S2，閉合開關(guān)S3 F．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使、的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄的示數(shù)I1 請按合理順序排列實(shí)驗(yàn)步驟(填序號)______。 (2)將電流表 (較小量程)改裝成電流表 (較大量程) 如果(1)中測出的內(nèi)阻為468.0 Ω，現(xiàn)用R2將改裝成量程為0～20 mA的電流表 ，應(yīng)把R2調(diào)為______Ω與并聯(lián)，改裝后電流表 的內(nèi)阻RA為______Ω。 (3)利用電流表 、電阻箱R3測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻用電流表 、電阻箱R3及開關(guān)S按圖①所示電路測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變R3的值，記錄下電流表 的示數(shù)I，得到若干組R3、I的數(shù)據(jù)，然后通過作出有關(guān)物理量的線性圖像，求得電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r。 ①請寫出與你所作線性圖像對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式__________。 ②請?jiān)谌鐖D所示的虛線框內(nèi)坐標(biāo)中作出定性圖像(要求標(biāo)明兩個(gè)坐標(biāo)軸所代表的物理量，用符號表示)。 ③圖中______表示E。圖中______表示r。 參考答案 1解析：選用電表時(shí)應(yīng)選用內(nèi)電阻較大的電壓表，內(nèi)阻較小的電流表，同時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值不能太大，太大不易調(diào)節(jié)。 答案：BD 2解析：根據(jù)歐姆定律可知外電阻R、路端電壓U與電流I的關(guān)系為R＝，在U－I圖像中甲、乙兩圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0，U0)，說明兩電源的外電阻相等，選項(xiàng)A正確。圖像與U軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值表示電源電動(dòng)勢的大小，與I軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值表示電路中的短路電流，圖像的斜率大小表示電源內(nèi)電阻的大小(電動(dòng)勢與短路電流的比值)。由圖像可知，甲與U軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值比乙的大，表明甲的電動(dòng)勢大于乙的電動(dòng)勢；甲與I軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值比乙的小，表明甲的短路電流小于乙的短路電流；圖線甲的斜率大于圖線乙的斜率，表明甲的內(nèi)阻大于乙的內(nèi)阻，可見選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。又電源的內(nèi)電壓等于通過電源的電流與電源內(nèi)阻的乘積，即U內(nèi)＝Ir，因?yàn)榧椎膬?nèi)阻比乙的內(nèi)阻大，所以當(dāng)電流都為I0時(shí)，甲電源的內(nèi)電壓較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 答案：AC 3解析：A中只測量兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；B中計(jì)算E、r平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；D中分別求I、U的平均值是錯(cuò)誤的做法。 答案：C 4解析：由電源U－I圖像的物理意義可知A對，B、C錯(cuò)，根據(jù)r＝||可得：r＝＝1 Ω，故D對。 答案：AD 5解析：測電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻有三種方法：一是用電流表和電壓表來測量；二是用一只電壓表來測量；三是用一只電流表來測量。當(dāng)不考慮電流表內(nèi)阻RA的影響時(shí)，由全電路歐姆定律，得E＝I1R1＋I(xiàn)1r，E＝I2R2＋I(xiàn)2r。解得E＝，r＝。 當(dāng)考慮RA影響時(shí)，由閉合電路歐姆定律，得E0＝I1(R1＋RA＋r0)，E0＝I2(R2＋RA＋R0)。解得：E0＝，r0＝－RA。比較兩組結(jié)果知：E0＝E，r0＜r。 答案：C 6解析：(1)因?yàn)殡娏鞅硎緮?shù)很大，電壓表示數(shù)為零，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭，兩電表的示數(shù)均無變化，所以滑動(dòng)變阻器發(fā)生短路；(2)兩電表的示數(shù)正常，但移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭時(shí)，兩電表示數(shù)不變化，可判斷滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭沒有連入電路中。 答案：滑動(dòng)變阻器短路　滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭沒有連入電路中 7解析：由待測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的大約值，從讀數(shù)要求出發(fā)，不難選出電壓表用V1，電流表用A1來測量。由于滑動(dòng)變阻器R2允許通過的最大電流為0.5 A，從安全角度考慮，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R1。主要實(shí)驗(yàn)器材選定后，再考慮到中學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的電流表的內(nèi)阻RA均不能忽略，且很難達(dá)到RAr，故由于電流表的分壓作用帶來的系統(tǒng)誤差較大，在無特殊說明情況下，一般均采用電流表內(nèi)接法。電路中為什么要接入定值小電阻R0？為了說明問題，先假定電源的電動(dòng)勢就是2 V，內(nèi)阻就是0.1 Ω，不考慮電流表內(nèi)阻的分壓影響。本處通過列表來說明接入R0前后對測量值準(zhǔn)確度的影響。 答案：V1　A1　R1　電路圖如下圖所示 8解析：由歐姆定律有，E＝I(R＋r)，R＝－r。 由此知圖線的斜率為電動(dòng)勢E，縱軸截距大小為內(nèi)阻r， E＝＝2.9 V，r＝0.9 Ω。 答案：2.9 V　0.9 Ω 9解析：本題考查作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作圖線時(shí)，應(yīng)把個(gè)別不合理的數(shù)據(jù)排除圖線，如圖乙所示。由直線與縱軸的交點(diǎn)可讀出電動(dòng)勢E＝1.45 V，再讀出直線與橫軸的交點(diǎn)的坐標(biāo)(U，I)連同得出的E值代入E＝U＋I(xiàn)r中，得到r＝(E－U)/I≈0.70 Ω。選用第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的結(jié)果誤差最大。由圖知，當(dāng)過第3組和第4組數(shù)據(jù)作直線時(shí)，此直線與原直線偏離最大，因此誤差最大。 圖乙 答案：(1)E＝1.45 V　r＝0.70 Ω　(2)3　4 (1)作圖線時(shí)，應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在直線上，個(gè)別誤差大的點(diǎn)要舍去(例如本圖中的第4個(gè)點(diǎn))。 (2)縱坐標(biāo)可以不從零開始，有效利用坐標(biāo)紙的空間。 (3)內(nèi)阻r要用r＝||來求解。 10解析：(1)按題意知，采用的是替代法測電流表的內(nèi)阻，所以合理順序應(yīng)為：CBFEDA。 (2) 的內(nèi)阻為RA2＝468.0 Ω，原最大量程為500 μA，再改裝成20 mA，則應(yīng)并聯(lián)一個(gè)分流電阻， R并＝＝12 Ω， 改裝后的電流表的內(nèi)阻為RA＝＝11.7 Ω。 (3)此問靈活，答法多樣，合理即可。 答案：(1)CBFEDA　(2)12　11.7 (3)解法一：①R3＋RA＝E()－r ②如圖所示。 ③直線斜率　縱軸截距的絕對值 解法二：①＝(R3＋RA)＋ ②如圖所示。 ③直線斜率的倒數(shù)　縱軸截距除以斜率 解法三：①R3＝E()－(r＋RA) ②如圖所示。 ③直線的斜率　縱軸截距的絕對值與RA的差