高中物理 第4章 探究閉合電路歐姆定律 4_2 測量電源的電動勢和內(nèi)阻學(xué)業(yè)分層測評 滬科版選修3-1
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高中物理 第4章 探究閉合電路歐姆定律 4_2 測量電源的電動勢和內(nèi)阻學(xué)業(yè)分層測評 滬科版選修3-1
測量電源的電動勢和內(nèi)阻
(建議用時:45分鐘)
[學(xué)業(yè)達標]
1.用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)阻r,所用電路如圖427(a)所示,一位同學(xué)測得的六組數(shù)據(jù)如下表所示.
組別
1
2
3
4
5
6
電流I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
電壓U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖427(b)中作出UI圖線. 【導(dǎo)學(xué)號:37930047】
(a) (b)
圖427
(2)根據(jù)圖線求出電池的電動勢E=________V,電池的內(nèi)阻r=________Ω.
【解析】 本題考查用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)的能力.作圖線時應(yīng)使盡可能多的點落在直線上,個別偏離太遠的點應(yīng)舍去,圖線如圖所示.由圖線與縱軸的交點可得電動勢E=1.45 V,再讀出圖線與橫軸交點的坐標(1.00,0.65),由E=U+Ir得r=≈0.69 Ω.
【答案】 (1)見解析圖 (2)1.45 0.69
2.給你一個電壓表、一個電阻箱、開關(guān)及導(dǎo)線等,如何根據(jù)閉合電路歐姆定律測出一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻.
(1)畫出電路圖.
(2)實驗過程中,將電阻撥到45 Ω時,電壓表讀數(shù)為0.90 V;若把電阻值撥到如圖428甲所示的________Ω時,電壓表的讀數(shù)如圖乙所示,是________V.
甲 乙
圖428
(3)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù),可以算出該干電池的電動勢E=________V.
【解析】 (1)電路如圖:
(2)電阻箱電阻為110 Ω,電壓表示數(shù)為1.1 V.
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律,有
E=0.9+ r
E=1.1+r
解得:E=1.3 V.
【答案】 見解析
3.現(xiàn)有器材:理想電流表一個,兩個定值電阻R1,R2,單刀單擲開關(guān)兩個,導(dǎo)線若干,要求利用這些器材較精確地測量一節(jié)干電池的電動勢(電動勢約1.5 V).
(1)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖.
(2)用已知量和測得量表示待測電動勢的數(shù)學(xué)表達式E=________.
【解析】 (1)由閉合電路的歐姆定律知:E=I(R+r),當(dāng)外電阻發(fā)生改變時,電流就改變,由兩個定值電阻測得兩個對應(yīng)電流值,代入上式就可以解出電動勢和內(nèi)阻.故電路設(shè)計成如圖所示.
(2)將對應(yīng)電壓值和電流值代入E=I(R+r)得兩個方程:
E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),
聯(lián)立解得:E=.
【答案】 (1)電路圖見解析 (2)
4.利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻.要求盡量減小實驗誤差.
(1)應(yīng)該選擇的實驗電路是圖429中的________(選填“甲”或“乙”).
甲 乙
圖429
(2)現(xiàn)有電流表(0~0.6 A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及以下器材:
A.電壓表(0~15 V)
B.電壓表(0~3 V)
C.滑動變阻器(0~50 Ω)
D.滑動變阻器(0~500 Ω)
實驗中電壓表應(yīng)選用________;滑動變阻器應(yīng)選用________.(選填相應(yīng)器材前的字母)
(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標在圖4210的坐標紙上,請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點,并畫出UI圖線.
序號
1
2
3
4
5
6
電壓U(V)
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
電流I(A)
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
圖4210
(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=________V,內(nèi)電阻r=________Ω.
【解析】 (1)干電池的內(nèi)阻較小,電壓表的分流作用可以忽略,可以用滑動變阻器的電流來代替干路的電流,所以選甲圖電路.(注意:兩種實驗電路都存在系統(tǒng)誤差,題圖甲實驗測量的電阻是電源內(nèi)阻與電壓表的并聯(lián)電阻,而圖乙測量的電阻是電池內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和)
(2)一節(jié)干電池的電動勢為1.5 V,依據(jù)精確測量的原則,電壓表應(yīng)該選用B,電源的內(nèi)阻較小為了調(diào)節(jié)方便,滑動變阻器應(yīng)該選C.
(3)畫線時第4個點的誤差較大,將其舍去,其他點連成直線,就得到電源的UI圖線.
(4)在(3)中圖線中,U軸上的截距為該電源的電動勢1.5 V,圖線的斜率為該電源的內(nèi)阻r=Ω=0.83 Ω.
【答案】 (1)甲 (2)B C (3)如圖所示 (4)1.5 0.83
5.(2013浙江高考)采用如圖4211所示的電路“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”.
圖4211
(1)除了選用照片中的部分器材外,( )
圖4212
A.還需要電壓表 B.還需要電流表
C.還需要學(xué)生電源 D.不再需要其他器材
(2)測量所得數(shù)據(jù)如下:
測量次數(shù)
物理量
1
2
3
4
5
6
R/Ω
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
I/A
0.60
0.70
0.80
0.89
1.00
1.20
U/V
0.90
0.78
0.74
0.67
0.62
0.43
用作圖法求得電池的內(nèi)阻r=________;
(3)根據(jù)第5次所測得的實驗數(shù)據(jù),求得電流表內(nèi)阻RA=________.
【解析】 (1)從照片中的部分器材可以看出沒有電壓表,所以還需要有電壓表;
(2)建立U-I坐標系,并將所得數(shù)據(jù)描點,連線作出電池的U-I圖線如圖所示
圖線的斜率為k===-0.75 Ω,
故電池內(nèi)阻r=0.75 Ω.
(3)由I=可得,
電流表內(nèi)阻為
RA=-R= Ω-0.4 Ω=0.22 Ω.
【答案】 (1)A (2)0.75 Ω (3)0.22 Ω
6.用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中,所用電流表和電壓表的內(nèi)電阻分別為0.1 Ω和1 kΩ,如圖4213所示為所需的器材.
圖4213
(1)請你把它們連成實驗電路,注意兩個電表要選用適當(dāng)量程,并要求變阻器的滑動片在左端時其電阻值最大.
(2)一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見下表,試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖7中畫出UI圖線,根據(jù)圖線求出電池的電動勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω.
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
圖4214
【解析】 (1)按要求連實驗實物圖
(2)UI圖線如圖所示.
1.45 0.63
【答案】 見解析