備戰(zhàn)2020年高考物理實驗專題復(fù)習(xí)《測定電源的電動勢和內(nèi)阻》(解析版)
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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 《測定電源的電動勢和內(nèi)阻》 一、實驗題 1. 如圖a所示,是用伏安法測電電動勢和內(nèi)阻的實驗電路圖,為防止短路,接入一保護電阻R0,其阻值為2Ω.通過改變滑動變阻器,得到幾組電表的實驗數(shù)據(jù),并作出如圖b所示的U?I圖象: ①根據(jù)U?I圖象,可知電電動勢E=______V,內(nèi)阻r=______Ω. ②本實驗測出的電的電動勢與真實值相比是______.(填“偏大”、“偏小”或“不變”) 2. 為了測量由兩節(jié)干電池組成的電池組的電動勢和內(nèi)電阻,某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路,其中R為電阻箱,R0=5Ω為保護電阻. (1)斷開開關(guān)S,調(diào)整電阻箱的阻值
2、,再閉合開關(guān)S,讀取并記錄電壓表的示數(shù)及電阻箱接入電路中的阻值.多次重復(fù)上述操作,可得到多組電壓值U及電阻值R,并以1U為縱坐標(biāo),以1R為橫坐標(biāo),畫出1U?1R的關(guān)系圖線(該圖線為一直線),如圖乙所示.由圖線可求得電池組的電動勢E=______V,內(nèi)阻r=______Ω.(保留兩位有效數(shù)字) (2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是______。 3. 實驗室中準(zhǔn)備了下列器材: 待測干電池(電動勢約1.5V,內(nèi)阻約1.0Ω),電流表G(滿偏電流1.5mA,內(nèi)阻10Ω)電流表A(量程0~0.60A,內(nèi)阻約0.10Ω),滑動變阻器R1(0~20Ω,2A)滑動變阻器R2(0~100Ω,1A),定值電阻
3、R3=990Ω,開關(guān)S和導(dǎo)線若干 ①某同學(xué)選用上述器材(滑動變阻器只選用了一個)測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.為了能較為準(zhǔn)確地進行測量和操作方便,實驗中選用的滑動變阻器,應(yīng)是______.(填代號) ②請在如圖1方框中畫出他的實驗電路圖. ③如圖2為該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的I1?I2圖線(I1為電流表G的示數(shù),I2為電流表A的示數(shù)),由該圖線可得:被測干電池的電動勢E=______V,內(nèi)阻r=______Ω. 4. 為了較精確地測量一節(jié)干電池的內(nèi)阻,可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線來完成實驗:量程3V的理想電壓表V,量程0.6A的電流表A(具有一定內(nèi)阻),定值電阻R0(R0=1.5Ω),滑動變
4、阻器R1(0~10Ω),滑動變阻器R2(0~200Ω),電鍵S.實驗電路原理圖如圖(a)。 (1)為方便實驗調(diào)節(jié)和較準(zhǔn)確地測量,滑動變阻器應(yīng)選用______(填R1或R2)。 (2)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖(b)中完成電路連接。 (3)實驗中改變滑動變阻器的阻值,測出幾組電流表和電壓表的讀數(shù),在給出的U?I坐標(biāo)系中畫出U?I圖線如圖(c)所示,則干電池的內(nèi)阻r=______Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 5. 某探究小組準(zhǔn)備用圖甲所示的電路測量某電源的電動勢和內(nèi)阻,實驗器材如下: 待測電源(電動勢約2V);電阻箱R(最大阻值為99.99Ω); 定值電阻R0(阻值為2.0Ω);定值電阻R1(阻
5、值為4.5kΩ) 電流表G(量程為400μA,內(nèi)阻Rg=500Ω)開關(guān)S,導(dǎo)線若干. (1)圖甲中將定值電阻R1和電流表G串聯(lián),相當(dāng)于把電流表G改裝成了一個量程為_____V的電壓表; (2)閉合開關(guān),多次調(diào)節(jié)電阻箱,并記下電阻箱的阻值R和電流表G的示數(shù)I; (3)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻,則1I和1R的關(guān)系式為___________________(用題中字母表示); (4)以1I為縱坐標(biāo),1R為橫坐標(biāo),探究小組作出1I-1R的圖像如圖(乙)所示,根據(jù)該圖像求得電源的內(nèi)阻r=0.50Ω,則其電動勢E=______V(保留兩位小數(shù)); (5)該實驗測得的電動勢E測與真
6、實值E真相比,理論上E測___________E真.(填“>”“<”或“=”) 6. 某同學(xué)要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻. 實驗室除提供開關(guān)S和導(dǎo)線外,有以下器材可供選擇: 電壓表:V(量程3V,內(nèi)阻Rv約為10kΩ) 電流表:G(量程3mA,內(nèi)阻Rg=100Ω) 滑動變阻器:R(阻值范圍0?10Ω,額定電流2A) 定值電阻:R0=0.5Ω (1)該同學(xué)將電流表G與定值電阻R0并聯(lián),實際上是進行了電表的改裝,則他改裝后的電流表對應(yīng)的量程是______A. (2)該同學(xué)利用上述實驗原理圖測得數(shù)據(jù),以電流表G讀數(shù)為橫坐標(biāo),以電壓表V讀數(shù)為縱坐標(biāo)繪出了如圖乙所示的圖線,根據(jù)圖線可求出電源的電
7、動勢E=______V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),電源的內(nèi)阻r=______Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). (3)由于電壓表內(nèi)阻電阻對電路造成影響,本實驗電路測量結(jié)果電動勢E______,內(nèi)阻______(選填“偏大”、“不變”或“偏小”) 7. 某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖1所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0kΩ,電阻R1=9.0kΩ,為了方便讀數(shù)和作圖,給電池串聯(lián)一個R0=3.0Ω的電阻。 ①按圖示電路進行連接后,發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導(dǎo)線中,混進了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的,將電鍵S閉合,用多用電表的電壓擋先測量a、b′間電壓,
8、讀數(shù)不為零,再測量a、a′間電壓,若讀數(shù)不為零,則一定是______導(dǎo)線斷開;若讀數(shù)為零,則一定是______導(dǎo)線斷開。 ②排除故障后,該小組順利完成實驗。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置,得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù),作出圖象如圖2.由I1?I2圖象得到的電池的電動勢E=______V,內(nèi)阻r=______Ω。 8. 某實驗小組利用如圖1所示的電路測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻.現(xiàn)有的實驗器材為: A.待測干電池(電動勢約為1.5V) B.電壓表(量程3V) C.電壓表(量程15V) D.電流表(量程0.6A) E.電流表(量程3A) F.滑動變阻器(阻值范圍0~10Ω) G.滑
9、動變阻器(阻值范圍0~100Ω) H.開關(guān)、導(dǎo)線若干 ①實驗中,電壓表應(yīng)選用______,電流表應(yīng)選用______,滑動變阻器應(yīng)選用______.(選填器材前的字母) ②在圖2中按圖1用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連線補充完整. ③如圖3所示,他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出U?I圖象,其中U是電壓表的讀數(shù),I是電流表的讀數(shù).由此可以得到,干電池的電動勢E=______V,內(nèi)電阻r=______Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) ④該實驗小組還制作了一個水果電池.他們先將一電壓表(量程3V、內(nèi)阻2000Ω)與水果電池的兩極相連,電壓表的讀數(shù)為0.70V;再將一數(shù)字電壓表(內(nèi)阻約為100MΩ)與水果電池的兩極相連,讀
10、數(shù)為0.91V.由以上數(shù)據(jù),可估算出該水果電池的內(nèi)電阻r=______Ω. 9. 某同學(xué)現(xiàn)有以下器材,他希望利用它們來測量某電池的電動勢和內(nèi)阻。 A.被測電池(電動勢在10V~15V之間,內(nèi)阻未知) B.電阻箱(0~20Ω) C.滑動變阻器(最大阻值20Ω) D.定值電阻R0(阻值5Ω) E.電流表A1(量程3A,內(nèi)阻忽略不計) F.電流表A2(量程0.6A,內(nèi)阻忽略不計) G.電鍵 H.導(dǎo)線若干 ??? 實驗中用到了包括電池和定值電阻R0在內(nèi)的六種實驗器材,并利用實驗數(shù)據(jù)做出了通過電源的電流I的倒數(shù)1I和外電路電阻R(R0除外)的關(guān)系圖線,即1I?R圖線,如圖所示。則
11、根據(jù)上述條件分析該同學(xué)在實驗過程中: ①實驗時電阻箱和滑動變阻器二者中應(yīng)選擇___________________; ②在虛線框內(nèi)畫出實驗原理圖(請在圖中表明所選器材的符號); ③根據(jù)圖線求出電池的電動勢為________V,內(nèi)阻為________Ω。 10. 小明同學(xué)在做測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗時,為防止電流過大而損壞器材,電路中加了一個保護電阻R0.根據(jù)如圖1所示電路圖進行實驗時, (1)電流表量程應(yīng)選擇______(選填“0.6A”或“3A”),保護電阻應(yīng)選用______(選填“A”或“B”)。 A.定值電阻(阻值10.0Ω,額定功率10W) B.定值電阻(阻值2.0Ω
12、,額定功率5W) (2)在一次測量中電壓表的指針位置如圖2所示,則此時的電壓為______?V。 (3)根據(jù)實驗測得的5組數(shù)據(jù)所畫出的U?I圖線如圖3所示。則干電池的電動勢E=______?V,內(nèi)阻r=______Ω(小數(shù)點后保留兩位)。 11. 某同學(xué)要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻.他根據(jù)老師提供的以下器材,畫出了如圖1所示的原理圖. ①電壓表V(量程3v,內(nèi)阻Rv=10kΩ) ②電流表G(量程3mA,內(nèi)阻Rg=100Ω) ③電流表A(量程3A,內(nèi)阻約為0.5Ω) ④滑動變阻器R1(O?20Ω,2A) ⑤滑動變阻器R2(O?100Ω,1A) ⑥定值電阻R3=0.5Ω ⑦開關(guān)S和導(dǎo)
13、線若干 (1)該同學(xué)沒有選用電流表A的原因是______ (2)該同學(xué)將電流表G與定值電阻R3并聯(lián),實際上是進行了電表的改裝,則他改裝后的電流表對應(yīng)的量程是______A. (3)為了能準(zhǔn)確地進行測量,同時為了操作方便,實驗中應(yīng)選用的滑動變阻器是______(填寫器材編號) (4)該同學(xué)利用上述實驗原理圖測得數(shù)據(jù),以電流表G讀數(shù)為橫坐標(biāo),以電壓表V讀數(shù)為縱坐標(biāo)繪出了如圖2所示的翻線,根據(jù)圖線可求出電源的電動勢E=______V?(保留三位有效數(shù)字;),電源的內(nèi)阻r=______Ω?(保留兩位有效數(shù)字) 序號 1 2 3 4 5 6 電流表G(I1/mA) 1.37 1.35
14、 1.26 1.24 1.18 1.11 電流表A(I2/A) 0.13 0.16 0.26 0.34 0.36 0.43 12. 常用無線話筒所用的電池電動勢E約為9V,內(nèi)阻r約為40Ω,最大允許電流為100mA.為測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻,某同學(xué)利用圖甲的電路進行實驗.圖中電壓表為理想電表,R為電阻箱(阻值范圍為0~999.9Ω),R0為定值電阻. (1)圖甲中接入R0的目的是為了防止電阻箱的阻值調(diào)得過小時,通過電源的電流大于其承受范圍,起的作用______;實驗室備有的定值電阻R0的規(guī)格有以下幾種,則本實驗應(yīng)選用______. A.50Ω,1.0W????B.
15、500Ω,2.5W????C.1500Ω,15W????D.2500Ω,25W (2)該同學(xué)接入符合要求的R0后,閉合開關(guān)S,調(diào)整電阻箱的阻值讀出電壓表的示數(shù)U,再改變電阻箱阻值,取得多組數(shù)據(jù),作出了如圖乙的圖線.由圖線知:當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時,電阻箱接入電路的阻值為______Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字). (3)根據(jù)圖乙所作出的圖象求得該電池的電動勢E=______V,內(nèi)阻r=______Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 13. 某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0?kΩ,電阻R1=9.0?kΩ,為了方便讀數(shù)和作圖,給電池串聯(lián)一個R?=3
16、.0?Ω的電阻。 (1)按圖示電路進行連接后,發(fā)現(xiàn)、和三條導(dǎo)線中,混進了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的,將電建S閉合,用多用電表的電壓擋先測量a、間電壓,讀數(shù)不為零,再測量a、間電壓,若讀數(shù)不為零,則一定是________導(dǎo)線斷開;若讀數(shù)為零,則一定是___________導(dǎo)線斷開。 (2)排除故障后,該小組順利完成實驗。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置,得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù),作出圖象如右圖。由I1–I2圖象得到電池的電動勢E=_________V,內(nèi)阻r=__________Ω。 14. 一同學(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)圖1所示是該同學(xué)正準(zhǔn)
17、備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的不妥之處。 (2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I,以及計算的1I數(shù)據(jù)見下表: R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 1I/A?1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 根據(jù)表中數(shù)據(jù),在答題卡的方格紙上作出R?1I關(guān)系圖象。 由圖象可計算出該干電池的電動勢為______V;內(nèi)阻為______Ω。 (3)為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果,在測出上述數(shù)據(jù)后,該同學(xué)將一只量程為100mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端。調(diào)節(jié)
18、電阻箱,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33A時,電壓表的指針位置如圖2所示,則該干電池的電動勢應(yīng)為______V;內(nèi)阻應(yīng)為______Ω。 15. 某實驗小組用如圖甲所示電路測量一個水果電池的電動勢和內(nèi)阻。已知該電池的電動勢E約為1?V,內(nèi)阻為幾百歐姆。所用的實驗器材有:待測水果電池,電阻箱R(最大阻值9999.9?Ω),改裝的電壓表V(量程1?V,內(nèi)阻RV=1?kΩ),開關(guān)S和導(dǎo)線若干。 實驗步驟如下: ①將電阻箱阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān)S; ②多次調(diào)節(jié)電阻箱,記下電壓表的示數(shù)U和電阻箱相應(yīng)的阻值R; ③以1U為縱坐標(biāo),1R為橫坐標(biāo),作1U?1R圖線; ④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距
19、b。 回答下列問題: (1)實驗得到部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示,其中第二組數(shù)據(jù)的電壓表及電阻箱的示數(shù)如圖乙、丙所示,則表中數(shù)據(jù)為:①________,②________。 數(shù)據(jù)組 1 2 3 4 5 6 7 1R/(×10?3Ω?1) 1.0 ① 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 1U/V?1 2.0 ② 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 (2)在圖丁的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整,并作出圖線。 (3)根據(jù)圖線求得水果電池的電動勢E=________?V,內(nèi)阻r=________?Ω。(結(jié)
20、果保留三位有效數(shù)字) (4)某同學(xué)把電壓表看作理想電表,則由圖線求得的rE________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。 答案和解析 1.【答案】(1)1.5,1.0; (2)偏小。 【解析】【分析】 電源U?I圖象與縱軸交點坐標(biāo)值是電源電動勢,圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻;根據(jù)實驗電路應(yīng)用歐姆定律分析實驗誤差. 本題關(guān)鍵是知道電源的U?I圖象與縱軸交點坐標(biāo)值是電源電動勢,圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻. 【解答】 解:①由圖b所示圖象可知,圖象與縱軸交點坐標(biāo)值是1.5,電源電動勢E=1.5V; 電源內(nèi)阻r=△U△I?R0=1.5V0.5A?2Ω=1Ω. ②由于電壓表分流,使所測電源
21、電動勢小于真實值. 故答案為: (1)1.5,1.0; (2)偏小。 2.【答案】(1)2.9;1.1;(2)電壓表的分流。 【解析】【分析】 本題主要考查運用數(shù)學(xué)知識處理問題的能力,采用的是轉(zhuǎn)換法,將非線性關(guān)系轉(zhuǎn)換成線性,直觀簡單。 (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+UR(R0+r),進行數(shù)學(xué)變形,得到1U與1R的關(guān)系式,根據(jù)數(shù)學(xué)知識研究1U?1R關(guān)系圖線的斜率和截距的意義,即可求得電池的電動勢和內(nèi)阻; (2)根據(jù)實驗電路分析實驗中存在的誤差。 【解答】 (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+UR(R0+r),進行數(shù)學(xué)變形,得 1U=R0+rE?1R+1E 根據(jù)數(shù)學(xué)知識得知,1U?1R關(guān)系圖
22、線的縱截距b=1E,斜率k=R0+rE 由圖得到,b=0.35,k=1.42?0.350.5≈2.1 則電動勢E=1b=10.35V≈2.9V,內(nèi)阻r=kE?R0=2.1×2.9Ω?5Ω≈1.1Ω。 (2)由圖甲所示電路圖可知,電壓表與電阻箱并聯(lián),由于電壓表的分流作用,流過保護電阻與電源的電流大于流過電阻箱的電流,這是造成實驗誤差的原因。 故答案為:(1)2.9;1.1;(2)電壓表的分流。 3.【答案】①R1;②如下圖;③1.46,0.75. 【解析】【分析】 本題要注意電路中采用的是安安法測電動勢和內(nèi)電阻,其本質(zhì)就是用其中的表頭改裝電壓表;另外在解題時要注意一些細(xì)節(jié),如圖象中的縱坐標(biāo)不
23、是從零開始變化的,并且其單位為mA等,都應(yīng)細(xì)心觀察. ①滑動變阻器在電路中應(yīng)起到調(diào)節(jié)電流的作用,要求所用滑動變阻器能得出多組數(shù)據(jù),并且應(yīng)易于調(diào)節(jié); ②本實驗中只需得出流過電源的電流及電源的路端電壓即可,分析給出的儀器可知電路的接法及電表的使用; ③由閉合電路歐姆定律可得出與題目中給出儀器有關(guān)的表達(dá)式,再由數(shù)學(xué)規(guī)律可得出電動勢和內(nèi)電阻. 【解答】 ①滑動變阻器應(yīng)起到明確的調(diào)節(jié)作用,并且還要易于調(diào)節(jié),故一般限流接法時,滑動變阻器比內(nèi)阻約為10倍左右即可,故本題中應(yīng)選R1?? ②本題中表頭可與定值電阻串聯(lián)作為電壓表使用,再將滑動變阻器與電流表A串接在電源兩端即可;如下圖 ③由閉合電路歐姆定律可得:
24、 I1(R3+RA)=E?I2r 變形得:I1=ER3+RA?rR3+RAI2; 由數(shù)學(xué)知識可得:圖象中的k=rR3+RA;b=ER3+RA; 由圖可知:b=1.46×10?3;k=1.4?1.10.5?0.1=0.75×10?3; 故解得:E=1.46V,r=0.75Ω 故答案為:①R1;②如下圖;③1.46,0.75. 4.【答案】(1)R1; (2)如圖所示; (3)0.29。 【解析】【分析】 本題考查測量電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗,應(yīng)注意明確以下幾點:①測定電池電動勢和內(nèi)阻實驗應(yīng)選擇內(nèi)阻較大的舊電池;②通過電流表的最小電流應(yīng)為電流表量程的13,這樣可以保證準(zhǔn)確;③遇到根據(jù)圖象求
25、解的問題,應(yīng)根據(jù)物理規(guī)律整理出關(guān)于縱軸與橫軸物理量的函數(shù)表達(dá)式,再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解。 (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中需要的最大電阻,從而確定對應(yīng)的滑動變阻器; (2)根據(jù)電路圖可得出對應(yīng)的實物圖; (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出關(guān)于U與I的函數(shù)表達(dá)式,然后根據(jù)斜率和截距的概念即可求解。 【解答】 (1)電流表的量程IA=0.6A,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,電路中需要的最大電阻應(yīng)為:Rmax=E13IA=1.50.2Ω=7.5Ω所以變阻器應(yīng)選R1; (2)根據(jù)原理圖可知實物圖如圖所示: (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)用:E=U+I(r+R0), 整理可得:U=?(r+R0)I+
26、E,由圖可知圖象與縱坐標(biāo)的交點為電源的電動勢;故E=1.50V; 根據(jù)函數(shù)斜率的概念應(yīng)有:r+R0=1.50?1.000.28Ω,解得r=0.29Ω。 故答案為:(1)R1;(2)如圖所示;(3)0.29。 5.【答案】(1)2? (3)1I=R1+RgR0+rE·1R+R1+Rg+R0+rE (4)2.08 (5)= 【解析】【分析】 本題考查了求電源電動勢與內(nèi)阻,根據(jù)歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,然后根據(jù)圖象即求出電源電動勢與內(nèi)阻;對于誤差的分析,要注意采用極限分析法,本題中若電流為零,則電流表的分壓即可忽略;并且從圖象和公式來看,電流表的影響只限于內(nèi)阻上,對電動勢沒有影響。 (1)
27、表頭與電阻串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律即可求得改裝后的量程; (3)分析電路結(jié)構(gòu),根據(jù)閉合電路歐姆定律進行分析即可得出對應(yīng)的表達(dá)式; (4)根據(jù)圖象和已知的表達(dá)式進行分析,由圖象的斜率和已求出的內(nèi)阻即可求得電動勢 (5)實驗中由于電表不是理想電表,故要考慮電表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響;由極限分析法可得出電動勢的誤差; 【解答】 (1)根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律可知:U=Ig(R1+rg)=400×10?6x(500+4500)V=2V; (3)由電路圖可知,R1與G串聯(lián)后與電阻箱并聯(lián),然后再與R0串聯(lián),由閉合電路的歐姆定律可得:IR1+Rg=E?I+R1+RgRIr+R0,整理可得:1I=R1+RgR0+rE
28、·1R+R1+Rg+R0+rE; (4)由對應(yīng)的圖像可知:R1+RgR0+rE=k,代入圖乙中的數(shù)據(jù)點解得:E=2.08V;(需要格外注意,圖線左側(cè)并不是截距) (5)由于已經(jīng)考慮到了等效電壓表的內(nèi)阻,同時也考慮了其分流作用,故測量值就是真實值,即E測=E真。 故答案為:(1)2;(3)1I=R1+RgR0+rE·1R+R1+Rg+R0+rE;(4)2.08;(5)=。 6.【答案】(1)0.6;(2)1.48;0.84(0.83~0.86均可);(3)偏??;偏小 【解析】【分析】 (1)根據(jù)并聯(lián)電路的特點求解改裝后的電流表對應(yīng)的量程; (2)根據(jù)電流表G讀數(shù)與改裝后電流表讀數(shù)的關(guān)
29、系,由閉合電路歐姆定律求出電源的電動勢和內(nèi)阻; (3)利用“等效電源法”進行誤差分析即可明確誤差情況. 測量電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗,采用改裝的方式將表頭改裝為量程較大的電流表,再根據(jù)原實驗的研究方法進行分析研究,注意數(shù)據(jù)處理的方法 【解答】 (1)改裝后電流表量程:I=Ig+IgRgR3=0.003+0.003×1000.5A=0.6003A≈0.6A; (2)由上可知,改裝后電流表的量程是電流表G量程的200倍,圖象的縱截距b等于電源的電動勢,由圖讀出電源的電動勢為:E=1.48V 圖線的斜率大小k=r,由數(shù)學(xué)知識知:k=△U△I=1.48?1.12.25×200×10?3=0.84,則
30、電源的內(nèi)阻為:r=k=0.84Ω; (3)可用“等效電源法”分析誤差大?。嚎梢园央娫磁c電壓表看做一等效電源,則電動勢測量值等于外電路斷開時“等效電源”兩極間的電壓,由于電壓表不是理想電表,所以有電流通過“電源”,因而路端電壓要小于電動勢,所以電動勢測量值小于真實值即偏小;同理,此電路測得的內(nèi)電阻是“等效電源”的內(nèi)阻,即電壓表與電池內(nèi)阻的并聯(lián)電阻,所以測得的內(nèi)阻也小于真實值。 故答案為:(1)0.6;?(2)1.48;0.84(0.83~0.86均可);(3)偏?。黄?。 7.【答案】,,②1.4? ? 0.5 【解析】【分析】 通過多用電表的電壓示數(shù)是否為零,結(jié)合電路分析確定哪根導(dǎo)線斷開。
31、 根據(jù)閉合電路歐姆定律以及串并聯(lián)電路的特點,得出兩電流的表達(dá)式,結(jié)合圖線的斜率和截距求出電動勢和內(nèi)阻的大小。 解決本題的關(guān)鍵確定故障的方法,對于圖線問題,一般的解題思路是得出兩物理量之間的關(guān)系式,結(jié)合圖線斜率和截距進行求解,難度中等。 【解答】 ①將電建S閉合,用多用電表的電壓擋先測量a、b′間電壓,讀數(shù)不為零,可知cc′不斷開,再測量a、a′間電壓,若讀數(shù)不為零,可知bb′間不斷開,則一定是aa′間斷開。若aa′間電壓為零,則bb′導(dǎo)線斷開。 ②根據(jù)串并聯(lián)電路的特點,結(jié)合閉合電路歐姆定律得:E=U+Ir, 則有:E=I1(R1+r1)+I2(R0+r), 可知I1=?I2(r+3)104+E
32、104,縱軸截距E104=0.14×10?3 解得:E=1.4V, 圖線斜率的絕對值為:r+3104=(0.14?0.05)×10?3260×10?3,解得r≈0.5Ω。 故答案為:,,②1.4? ? 0.5 8.【答案】①B,D,F(xiàn); ②; ③1.4,0.91; ④6.0×102 【解析】【分析】 (1)根據(jù)電池電動勢選擇電壓表,根據(jù)電路最大電流選擇電流表,為方便實驗操作,在保證安全的前提下,要選擇最大阻值較小的滑動變阻器. (2)根據(jù)伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻的實驗原理圖將電路連線補充完整. (3)電源的U?I圖象與縱軸的交點坐標(biāo)值是電源的電動勢,圖象斜率的絕對值是電源的內(nèi)阻. (4)根
33、據(jù)閉合電路歐姆定律列出等式求解. 本題考查了實驗器材的選取、作實驗電路圖、求電動勢與內(nèi)阻,知道實驗器材的選取原則、知道實驗原理、掌握應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法即可正確解題.在計算電源的內(nèi)阻的時候,一定要注意縱坐標(biāo)的數(shù)值是不是從0開始的. 【解答】 ①干電池電動勢約為1.5V,電壓表應(yīng)選B,根據(jù)U?I圖象得出最大電流為0.55A,因此電流表應(yīng)選D; 干電池電動勢約為1.5V,電流表量程為0.6A,電路最小電阻約為:R=2.5Ω,為方便實驗操作,滑動變阻器應(yīng)選F; ②根據(jù)伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻的實驗原理圖將電路連線補充完整. ③在U?I圖象中圖象與縱坐標(biāo)的交點等于電源的電動勢,所以由圖可以讀
34、出電源的電動勢為1.4V,圖象中的斜率絕對值表示電源的內(nèi)阻,所以電源的內(nèi)阻為r=△U△I=1.4?0.90.55Ω=0.91Ω. ④該實驗小組還制作了一個水果電池.他們先將一電壓表(量程3V、內(nèi)阻2000Ω)與水果電池的兩極相連,電壓表的讀數(shù)為0.70V; 根據(jù)閉合電路歐姆定律列出等式: 0.70=Er+2000×2000 再將一數(shù)字電壓表(內(nèi)阻約為100MΩ)與水果電池的兩極相連,讀數(shù)為0.91V. 0.91=E?r+× 解得:r=6.0×102Ω. 故答案為:①B,D,F(xiàn);②;③1.4,0.91;④6.0×102 9.【答案】(1)電阻箱; (2); (3)12;1 【解析】【分析】
35、本題考查了測電源電動勢與內(nèi)阻實驗,要掌握測電源電動勢與內(nèi)阻實驗的常用實驗方案:伏安法、安阻法、伏阻法。要掌握各種實驗方案的實驗原理、實驗器材、實驗電路、實驗步驟與實驗數(shù)據(jù)的處理方法。 ①根據(jù)實驗器材選擇測量電源電動勢與內(nèi)阻實驗所需實驗器材; ②根據(jù)所選實驗器材作出實驗電路圖; ③根據(jù)實驗電路,由歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,然后根據(jù)圖象與函數(shù)表達(dá)式求出電源電動勢與內(nèi)阻。 【解答】 ①測電源電動勢與內(nèi)阻,由題意可知,實驗中由兩個未知內(nèi)阻的電流表、一個電阻箱、一個滑動變阻器與一個定值電阻,沒有電壓表,兩電流表內(nèi)阻未知,不能用電流表與定值電阻組成電壓表測電壓,因此不能用伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻,應(yīng)該
36、用安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻,需要的實驗器材是:電阻箱; ②電源電動勢約為10V?15V,為了保護電路安全、進行多次實驗測出多組實驗數(shù)據(jù),電流表應(yīng)選A?1,安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻的實驗電路如圖所示:?; ③由實驗電路可知,在閉合電路中,電源電動勢:E=I(r+R0+R),則1I=R0+rE+1ER,由圖所示圖象可知,圖象的截距:b=r+R0E=0.5,圖象的斜率k=1E=Δ1IΔR=1?0.56=112,?則電源電動勢:E=1k=12V,電源內(nèi)阻:r=bE?R0=0.5×12Ω?5Ω=1Ω。 故:(1)電阻箱; (2); (3)12;1。 10.【答案】(1)0.6A ? B ? (2)1.
37、20 ? (3)1.45 ? 0.50 【解析】解:(1)根據(jù)圖3中的電流值知,電流表選擇0.6A的,由于電源的內(nèi)阻較小,如果保護電阻較大,電壓的變化不明顯,故保護電阻選擇B。 (2)電壓表的量程為3V的,則電壓表讀數(shù)為1.20V。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得,E=U+I(R0+r),解得U=E?I(R0+r),縱軸截距表示電動勢,則E=1.45V,斜率k=R0+r=1.45?0.70.30,解得r=0.50Ω。 故答案為:(1)0.6?A;??B ?(2)1.20±0.01 ??(3)1.45±0.01?0.50±0.05 (1)根據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)確定電流表的量程,根據(jù)測量誤差的大小確
38、定保護電阻。 (2)測定一節(jié)干電池的電動勢,電壓表的量程為3V的,則電壓表讀數(shù)為1.20V。 (3)根據(jù)圖線的斜率和截距求出干電池的電動勢和內(nèi)阻的大小。 解決本題的關(guān)鍵正確器材的選取方法,對于圖線問題,一般的解題思路是得出物理量間的關(guān)系式,結(jié)合圖線的斜率或截距進行求解。 11.【答案】①量程太大;②0.603;③R1;④1.48;0.84. 【解析】【分析】 ①根據(jù)干電池的電動勢和滑動變阻器R1,可估算出電路中電流最小值,沒有選用電流表A的原因是量程太大; ②根據(jù)并聯(lián)電路的特點求解改裝后的電流表對應(yīng)的量程; ③為方便實驗操作,應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器; ④根據(jù)電流表G讀數(shù)與改裝后電流表
39、讀數(shù)的關(guān)系,由閉合電路歐姆定律求出電源的電動勢和內(nèi)阻. 測量電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗,采用改裝的方式將表頭改裝為量程較大的電流表,再根據(jù)原實驗的研究方法進行分析研究,注意數(shù)據(jù)處理的方法. 【解答】 ①一節(jié)干電池的電動勢約E=1.5V,為方便實驗操作,滑動變阻器應(yīng)選R1,它的阻值范圍是0?10Ω, 電路中最小電流約為Imin=ER=1.510=0.15A,電流表A的量程是3A,0.15A不到該量程的三分之一, 流表量程太大,因此不能用電流表A. ②改裝后電流表量程:I=Ig+IgRgR3=0.003+0.003×1000.5A=0.603A; ③為使電路中電流較大,并且方便調(diào)節(jié),故實驗中應(yīng)選用
40、的滑動變阻器是阻值范圍較小的R1. ④由上可知,改裝后電流表的量程是電流表G量程的200倍,圖象的縱截距b等于電源的電動勢,由圖讀出電源的電動勢為:E=1.48V. 圖線的斜率大小k=r,由數(shù)學(xué)知識知:k=△U△I=1.48?1.062.5×200×10?3=0.84,則電源的內(nèi)阻為:r=k=0.84Ω 故答案為:①量程太大;②0.603;③R1;④1.48;0.84. 12.【答案】(1)保護電路; ? A;(2)? 20.8? ;(3)10.0; ? 33.3。 【解析】【分析】 本題考查了測電源電動勢與內(nèi)阻實驗,由圖示電路圖應(yīng)用歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式、根據(jù)圖象與函數(shù)表達(dá)式即可求
41、出電源電動勢與內(nèi)阻。 【解答】 (1)R0是定值電阻,起保護電路的作用, 當(dāng)滑動變阻器短路時,電路中通過的最大電流為100mA, 則由閉合電路歐姆定律可知,定值電阻的最小阻值約為:R0=EI?40Ω=9100×10?3?40Ω=50Ω, 定值電阻應(yīng)選A、50Ω,1.0?W; (2)電壓等于2V時,1U=0.5 由圖乙可知,電壓等于2V時,1R=4.8×10?2 所以:R=14.8×10?2=20.8Ω; (3)由閉合電路歐姆定律可得:U=ER0+R+rR 變形得:1U=1E+R0+rER, 由數(shù)學(xué)知識可知,圖象中的斜率k=R0+rE;截距b=1E; 由圖可知,b=0.1,故E=10V; k=0
42、.6?0.16×10?2=8.33; 即R0+rE=8.33; 解得:r=33.3Ω。 故答案為:(1)保護電路,A;(2)20.8;(3)10.0,33.3。 13.【答案】(1)aa′???bb′??(2)1.4??0.5 【解析】【分析】 通過多用電表的電壓示數(shù)是否為零,結(jié)合電路分析確定哪根導(dǎo)線斷開; 根據(jù)閉合電路歐姆定律以及串并聯(lián)電路的特點,得出兩電流的表達(dá)式,結(jié)合圖線的斜率和截距求出電動勢和內(nèi)阻的大小。 本題主要考查的是利用圖象來處理物理問題的方法,主要分析圖象的斜率、截距的物理意義。 【解答】 (2)根據(jù)串并聯(lián)電路的特點,結(jié)合閉合電路歐姆定律得:E=U+Ir, 則有:E=I
43、1(R1+r1)+I2(R0+r), 可知I1=?I2(r+3)104+E104,縱軸截距:E104=0.14×10?3 解得:E=1.4V, 圖線斜率的絕對值為:r+3104=(0.14?0.05)×10?3260×10?3,解得r≈0.5Ω。 故答案為:(1)aa′;bb′;(2)1.4;0.5。 14.【答案】1.43 ? 1.2 ? 1.43 ? 1.0 【解析】解:(1)由圖可知,該同學(xué)將連接最后一根線前,電阻箱不能為零,應(yīng)使其阻值調(diào)至最大; (2)根據(jù)描點法可得出對應(yīng)的圖象如圖所示; 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,I=Er+R,變形可得:R=EI?r; 由圖可知,E=k=8?0
44、6.7?1.1≈1.4V, r=1.2Ω (3)本實驗相當(dāng)于采用的是相對電源的電流表內(nèi)接法,故測量結(jié)果中電動勢是準(zhǔn)確的,故電動勢1.43V,而內(nèi)電阻的結(jié)果中包含電流表內(nèi)阻;由圖可知,電壓表示數(shù)為65mV,由歐姆定律可知,電流表內(nèi)阻RA=0.0650.33=0.2Ω,故電源內(nèi)阻為1.2?0.2=1.0Ω; 故答案為:(1)①開關(guān)未斷開;②電阻箱阻值為零;(2)如圖所示;1.43(1.30至1.44);1.2(1.0至1.4);(3)1.43(1.30至1.44);1.0(0.8至1.2)。 (1)明確實驗中安全性要求,知道開關(guān)應(yīng)最后閉合,電阻箱在開始時應(yīng)調(diào)至最大; (2)根據(jù)描點法可得出對應(yīng)的圖
45、象,再根據(jù)閉合電路歐姆定律列式,結(jié)合圖象即可確定電動勢和內(nèi)電阻; (3)根據(jù)電路進行分析,明確誤差情況,再根據(jù)歐姆定律求出電流表內(nèi)阻,從而確定電動勢和內(nèi)阻的準(zhǔn)確值。 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗,要注意明確實驗原理,注意數(shù)據(jù)處理的基本方法,明確圖象的準(zhǔn)確應(yīng)用是解題的關(guān)鍵。 15.【答案】(1)2.0;2.5; (2); (3)1.0;500; (4)不變。 【解析】【分析】 本題考查了電表讀數(shù)、作圖象、求電源電動勢與內(nèi)阻問題,應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是常用的實驗數(shù)據(jù)處理方法,要掌握描點法作圖的方法,要會用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。 (1)讀出電壓表和電阻箱的示數(shù),即可求出電阻和電壓
46、的倒數(shù); (2)應(yīng)用描點法作出圖象; (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律列式,進而確定電壓倒數(shù)與電阻倒數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,在圖像上選取兩組數(shù)據(jù)代入表達(dá)式,即可計算出電動勢和內(nèi)阻; (4)通過電壓倒數(shù)與電阻倒數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式分析rE的物理意義,進而確定電壓表的內(nèi)阻對其是否產(chǎn)生影響。 【解答】 (1)由圖丙所示可知,電阻箱的阻值為:R=500Ω 所以電阻的倒數(shù)為:1R=1500Ω?1=0.002Ω?1=2×10?3Ω?1 由圖乙所示可知,電壓表的示數(shù)為:0.4V 所以電壓的倒數(shù)為:1V=10.4V?1=2.5V?1 (2)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點,然后作出圖象如圖所示: (3)變阻器和電壓表并聯(lián),并聯(lián)部分的阻值為:R′=RRVR+RV=1000R1000+R 由閉合電路歐姆定律得: 整理得:1U=1E(1+rR+rRV) 取1R′=1.0和代入上式得: 2.0=1E(1+1.0×10?3r+r1000) 2.5=1E(1+2.0×10?3r+r1000) 解得:E=1V,r=500Ω; (4)由1U=1E(1+rR+rRV)得:1U=rE(1R+1RV)+1E,可知rE等于圖線的斜率,由數(shù)學(xué)知識可知將電壓表看作理想電表rE不變。 故答案為:(1)2.0;2.5;(2);(3)1.0;500;(4)不變。 專心---專注---專業(yè)
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