《2019-2020学年高中物理第二章5学生实验：测量电源的电动势和内阻练习(含解析)教科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理第二章5学生实验：测量电源的电动势和内阻练习(含解析)教科版选修3-1（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 5. 学生实验 : 测量电源的电动势和内阻基础巩固1. ( 多选 ) 用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中, 下列说法正确的是() 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 :选用电表时应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表; 同时 , 滑动变阻器的阻值不能太大.如果这样电流较小,电流表读数误差较大, 故应选 A、C.答案 : AC 2. 某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻, 他们提出的实验方案中有如下四种器材
2、组合 ,为使实验结果尽可能准确, 最不可取的一组器材是() A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B.一个伏特表和多个定值电阻C.一个安培表和一个电阻箱D.两个安培表和一个滑动变阻器解析 : A选项应用公式E=U+Ir可以测量E和r.B选项应用公式E=U+?可以测量E和r.C选项应用公式E=IR+Ir可以测量E和r.D选项中无法测量路端电压, 故最不可取 , 选 D.答案 : D 3. 如图所示 , 测量电源电动势和内电阻的电路, 关于误差的说法正确的是() 2 A.由于电流表的分压作用, 使内电阻的测量值小于真实值B.由于电流表的分压作用, 使内电阻的测量值大于真实值C.由于电压表的分流
3、作用, 使内电阻的测量值小于真实值D.由于电压表的分流作用, 使内电阻的测量值大于真实值答案 : C 4. 如图所示 , 在用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内电阻的实验中, 由于未考虑电流表的内阻 , 其测量值E和r与真实值E0和r0相比较 , 正确的是 () A.E=E0,r=r0B.EE0,rr0D.EE0,rr0解析 : 当不考虑电流表内阻RA的影响时 , 由闭合电路欧姆定律, 得E=I1R1+I1r,E=I2R2+I2r. 解得E=?1?2(?1- ?2)?2- ?1,?=?1?1- ?2?2?2- ?1.当考虑RA影响时 , 由闭合电路欧姆定律, 得E0=I1(R1+RA+
4、r0),E0=I2(R2+RA+r0). 解得E0=?1?2( ?1-?2)?2- ?1,?0=?1?1-?2?2?2-?1-?A.比较两组结果知E0=E,r0RV2; 两只量程相同的电流表A1、A2, 内阻RA1RA2.在该实验中 , 为了使E、r的测量精确些 ,选择的电表可以是() A.V1和 A2B.V2和 A23 C.V2和 A1D.V1和 A1解析 : 本实验中电流表相对电池外接, 系统误差是由电压表分流引起的,E测 =?V?V+ ?E,r测 =?V?V+?r, 要减小误差 , 应选RV大的 , 故电压表选V1, 本实验中电流表的内阻对结果无影响, 故正确选项为 A、 D.答案 :
5、AD 6. 用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中, 被测电源是两节干电池串联的电池组.可供选择的实验器材如下: A.电流表 ,量程 00.6 A,03 A B.电流表 ,量程 0100 A,0100 mA C.电压表 ,量程 03 V,015 V D.滑动变阻器 ,01 000 ,0.1 A E.滑动变阻器 ,020 ,2 AF.开关一个 , 导线若干(1) 为了尽量得到较好效果, 电流表应选, 量程应选, 电压表量程应选, 滑动变阻器应选. (2) 如图所示有甲、乙两个可供选择的电路, 应选电路进行实验.实验中误差是由于表的读数比实际值偏. 解析 : (1) 一般干电池允许通过的最
6、大电流为0.5A,故电流表应该选A,其量程应该选00.6A.两节干电池串联后的电动势为3.0V,故电压表量程应该选03V.滑动变阻器的最大阻值只需要比电池组的内阻大几倍即可, 故选择 E.(2) 应该选乙电路, 电流表的内阻和滑动变阻器的阻值相差不大, 其分压作用不可忽略, 而电压表的内阻相对滑动变阻器的阻值来讲大很多,其分流作用可以忽略, 故选择乙电路.实验中电压表的示数是路端电压 , 电流表的示数比干路中的电流略小, 所以实验中的误差是由于电流表的读数比实际值偏小造成的.4 答案 : (1)A00.6 A03 VE (2) 乙电流小7. 有一电动势E约为 9 V, 内阻r约为 40 的电源
7、 ,最大额定电流为50 mA.现有量程为3 V、内阻为 2 k 的电压表和阻值为0999.9 的电阻箱各一只, 另有若干定值电阻、开关和导线等器材.为测定该电源的电动势和内阻, 某同学设计了如图甲所示的电路进行实验, 请回答下列问题.(1) 实验室备有以下几种规格的定值电阻R0, 实验中应选用的定值电阻是. A.200 B.2 k C.4 k D.10 k (2) 实验时 ,应先将电阻箱的电阻调到( 选填“最大值”“最小值”或“任意值”), 目的是. (3) 该同学接入符合要求的R0后, 闭合开关 S, 调整电阻箱的阻值, 读取电压表的示数.根据记录的多组数据 , 作出如图乙所示的1?-1?图
8、线 .根据该图线可求得电源的电动势?= _V,内阻?=_.(保留两位有效数字)解析 : (1) 分析题干信息 , 电源的电动势约为9V, 电压表的最大量程为3V, 不满足电源电压的要求, 需要串联定值电阻组装成大量程的电压表,根据欧姆定律得,U=?V?0+?= 9 V,解得定值电阻R0=( ? - ?) ?V?= 4k , 故C选项正确.(2) 实验时 ,为了保证电源和电表的安全,开始时应让电流最小, 即电阻箱阻值应达到最大值.(3) 根据闭合电路欧姆定律得,E=3U+3?,解得1?=3?+3?,分析图线可知, 图线的截距为3?,图线的斜率为3?,代入数据得电源电动势E=8.6V,r 36.答
9、案 : (1)C(2) 最大值保证电源的安全(3)8.636 5 能力提升1. 下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法, 既能减小偶然误差, 又直观、简便的是 () A.测出两组I、U的数据 , 代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E和rB.多测几组I、U的数据 , 求出几组E、r, 最后分别求出其平均值C.测出多组I、U的数据 , 画出U-I图像 ,再根据图像求出E、rD.多测几组I、U的数据 , 分别求出I和U的平均值 , 用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r解析 : 选项 A中仅测量两组数据就求出E、r, 偶然误差较大
10、 ; 选项 B中计算E、r的平均值虽然能减小误差 , 但太烦琐 ; 选项 D中分别求出I、U的平均值再进行处理的方法是错误的.答案 : C 2. ( 多选 ) 如图所示 , 根据某次实验记录数据画出的U-I图像 , 下列关于这个图像的说法中正确的是 () A.纵轴截距表示待测电源的电动势B.横轴截距表示短路电流C.根据r=?短,计算出待测电源内电阻为12 D.电流为 0.3 A 时的外电阻是18 解析 : 图像与纵轴的交点, 电流取值为0, 此时为断路状态, 截距即等于电源电动势, 选项 A正确 ; 但图像与横轴的交点处,电压等于5.0V, 所以 0.5A是路端电压为 5.0V 时的电流 ,
11、而不是短路电流,所以选项B错误 ; 根据r=?- ?得r=2, 所以选项C错误 ; 根据R=?=5.40.3=18, 选项 D正确 . 答案 : AD 6 3. ( 多选 ) 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时, 所用滑动变阻器的阻值范围为020 , 连接电路的实物图如图所示.该学生接线中错误的和不规范的做法是() A.滑动变阻器不起变阻作用B.电流表接线有错C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥解析 : 在实物连线图中, 滑动变阻器的两个固定端接入电路了, 滑动头没有接, 所以移动滑动变阻器滑动端时 ,不会改变接入电路的电阻大小, 滑动变阻器不起变阻作用, 所以选项A应选 ;
12、直流电表只允许电流从电表的正接线柱流入, 从负接线柱流出, 题图中电流表的正、负接线柱接对了,所以选项B不选 ; 题图中电源由一节干电池充当, 电动势是 1.5V,所以电压表的量程应选用03V,题图中连接是正确的 ,所以选项C不选 ; 题图中把电压表直接和电池两端并联, 这样即使将开关断开, 电压表仍有示数 , 即开关不能控制通过电压表的电流, 且电流从负接线柱流入, 从正接线柱流出, 所以电压表的接线不妥 , 选项 D应选.答案 : AD 4. 在“测量电源电动势”的实验中, 实验室提供的器材如下: 待测电源E( 放电电流不能太大), 电压表 ( 量程大于待测电源电动势), 标有刻度的均匀电
13、阻丝ab( 电阻约 15 ), 开关S,一端连有鳄鱼夹P的导线 1, 其他导线若干.(1) 实验中 ,用导线 1、 2、3、4、5 和 6 按图甲所示方式连接电路, 电路中所有元器件都完好, 且电压表已调零.闭合开关之前, 鳄鱼夹P应置于( 选填“a”或“b”) 端. 7 (2) 闭合开关后 , 反复改变鳄鱼夹P的位置 , 电压表都有较大的示数但几乎不变, 则断路的导线为( 填数字代号 ). (3) 排除故障之后, 闭合开关 , 改变鳄鱼夹P的位置 , 读出多组电压表读数U和对应的电阻丝长度L,由测得的数据 , 绘出了如图乙所示的1?-1?图线 ,则电源电动势?= _V(计算结果保留三位有效数
14、字). 应用该实验中的数据(选填“能”或“不能”)测出该电源的内阻?.(4) 若考虑到电压表内阻对测量的影响, 则电源电动势的测量值( 选填“等于”“大于”或“小于” )真实值. 解析 : (1) 由电路图可知 , 电压表测量ab左侧部分电阻两端的电压; 若开始时P滑到a端, 则ab被短路, 电源也被短路, 故为了保证安全,P应置于b端.(2) 电压表有示数说明与电源是相通的, 即导线 2、6 是完好的 ; 而示数几乎不变, 说明P无法与所测左半部分相连 , 即说明导线1 断路.(3) 设单位长度的电阻为R0, 由闭合电路欧姆定律可得U=?0?+?0?,变形可得1?=1?+?01?,则由题图乙
15、可知1?= 0.35 V-1,解得E=2.86V; 图像的斜率可求, 但由于单位长度的电阻值不知, 故无法求出内阻r.(4) 可用“等效电源法”分析误差大小, 把电源与电压表看成一等效电源, 则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压, 由于电压表不是理想电表, 所以有电流通过“电源”, 因而路端电压要小于电动势, 所以电动势测量值小于真实值.答案 : (1)b (2)1(3)2.86不能(4) 小于5. 在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中, 所用电压表和电流表的内阻分别为1 k 和 0.1 , 图甲中为实验原理图及所需器件图.(1) 在图中画出连线, 将器件按原理图连
16、接成实验电路.8 甲(2) 一位同学记录的6 组数据见下表, 试根据这些数据在图乙中画出U-I图像 , 根据图像读出电池的电动势E= V, 求出的电池内阻r=. 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 乙解析 : (1) 先将电源、开关、电流表、滑动变阻器按照一定顺序连接好, 再将电压表并到滑动变阻器与电流表串联电路两端, 实物连接如图所示.(2) 根据表格中的U、I数据 , 在方格纸U-I坐标上描点画线, 如图所示 , 连直线时第四组数据(0.32A,1.18V)标出的点明显偏离其他点, 误差太大 , 应该舍去 , 然后将直线延长, 交U轴于U1=1.46V (1.441.48 都对 ), 即为电源电动势; 交I轴于I=0.64A, 注意此时U2=1.00V, 由闭合电路欧姆定律得I=?- ?2?.所以r=?- ?2?=1.46 - 1.000.64=0.72(0.670.77 都对 ).9 答案 : (1) 见解析(2) 图见解析1.460.72
