教育最新2018年秋东方思维高三物理第一轮复习课时跟踪练:第八章第五讲实验十:测定电源的电动势和内阻 Wor

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第八章 第五讲

恒定电流

实验十:测定电源的电动势 和内阻 课时跟踪练

1. (2018· 秦皇岛模拟)用如图所示电路, 测定一节干电池的电动势 和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路, 电路中用一个定值电阻 R0 起保护作用.除电池、开关和导线外,可 供使用的实验器材还有:

(a)电流表(量程 0.6 A

3 A);

(b)电压表(量程 3 V 15 V); (c)定值电阻(阻值 1 Ω ,额定功率 5 W); (d)定值电阻(阻值 10 Ω ,额定功率 10 W); (e)滑动变阻器(阻值范围 0~10 Ω ,额定电流 2 A); (f)滑动变阻器(阻值范围 0~100 Ω ,额定电流 1 A). (1)要正确完成实验,电压表的量程应选择________V,电流表的 量程应选择________A;R0 应选择________Ω 的定值电阻,R 应选择 阻值范围是________Ω 的滑动变阻器. (2)引起该实验系统误差的主要原因是_____________________ _____________________________________________________. 解析:(1)由于电源是一节干电池(约 1.5 V),所以选量程为 3 V
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的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般为几欧,加上保护 1 电阻,最大电流也在 1.0 A 以下,小于量程 3 A 的 ,所以选量程为 3 0.6 A 的电流表;由于电池内阻较小,保护电阻不宜太大,选 1 Ω的 即可,否则会使电流表、电压表读数范围较小,造成较大的误差;滑 动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就能很好地控制电路中 的电流和电压,因此取 0~10 Ω范围. (2)由于电压表的分流作用,使电流表读数总是比干路电流小, 造成 E 测<E 真,r 测<r 真. 答案:(1)3 0.6 1 0~10 (2)电压表的分流

2. (2018· 临汾模拟)实验室有量程是 0~3 A(内阻较小)的电流表 和 0~3 V(内阻很大)的电压表,电阻箱 R(最大值 999.9 Ω ),滑动变 阻器 R′(0~2 kΩ ),固定电阻 R1=5 Ω ,开关 S,导线若干,欲测量 某一电源的电动势 E 和内阻 r(E 略小于 3 V,内阻较小). (1)由于电源内阻较小, 要求固定电阻 R1 作为等效内阻的一部分, 设计电路要求误差尽量小,且便于操作,能达到这一要求的电路是 ( )

(2)用正确的实验电路图得到的实验数据,作出的图象是一条倾 斜的直线,其纵截距为 b,斜率为 k,则电动势 E=________,内阻 r=________(用 b、k、R1 表示).
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E 解析:(1)由欧姆定律可知,电路中最大电流为 =0.6 A,电流 R1 表量程 3 A 太大,所以不能采用图 A、B、C 测量电源输出电流.欲 测量电源的电动势 E 和内阻 r,能达到这一要求的电路是 D. 1 1 1 U (2)由闭合电路欧姆定律,E=U+ (R1+r),变形为 = + (R1 R U E E 1 1 1 1 +r) ,图象在纵轴截距 b= ;图象斜率 k= (R1+r),解得 E= , R E E b k r= -R1. b 答案:(1)D 1 k (2) -R1 b b

3. (2018· 濮阳模拟)在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中, 备有如下器材: A.电源为干电池(电动势为 E,内阻为 r) B.电流表(0~0.6 A,内阻约 0.1 Ω ) C.灵敏电流计 G(满偏电流 Ig=200 μ A,内阻 rg=500 Ω ) D.滑动变阻器(0~20 Ω ,2.0 A) E.电阻箱 R(0~9 999.9 Ω ) F.开关、导线若干 实验电路如图甲.

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(1)由于没有电压表,需要把灵敏电流计 G 改装成量程为 2 V 的 电压表,需串联一个阻值为 R=________ Ω 的电阻. (2)在闭合开关 S 前, 将滑动变阻器的滑片移动至______(选填“a 端”“中央”或“b 端”). (3)图乙为该实验绘出的 I1-I2 图线(I1 为灵敏电流计 G 的示数,I2 为电流表 A 的示数),由图线可求得被测电源的电动势 E= __________V(保留三位有效数字),内电阻 r=________Ω (保留两位 有效数字). 解析:(1)灵敏电流计满偏电流 Ig=200 μ A、内阻 rg=500 Ω, 根据 U=Ig(rg+R),所以需串联一个阻值为 9 500 Ω的电阻. (2)在闭合开关 S 前,将滑动变阻器的滑片移动至 a 端,保护电 表. (3)直线与纵轴的交点乘以 10-2 等于电源电动势,斜率乘以 10-2 等于电源内阻. 答案:(1)9 500 Ω (或者 9.5 kΩ ) (2)a 端 (3)1.46 0.79

4. (2018· 济宁模拟)(1)用电压表、电流表测定电源的电动势和内 阻实验,采用的是下列________电路图.

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(2)某同学将 V 和 A 测得的数值逐一描绘在坐标纸上,再根据这 些点分别画出了图线 a 与 b,如图所示,你认为比较合理的是图线 ________(选填“a”或“b”).

(3) 根据该图线得到电源电动势的大小是 ________ V ;内阻是 ________ Ω (结果保留两位小数). 解析:(1)测定电源的电动势及内阻的实验中,原理是闭合电路 的欧姆定律, 电压表要测量路端电压, 电流表要测量电路中的总电流, 所以 A、B 项错误;为了使内阻测量准确,电流表要采用内接法,所 以 C 项错误,D 项正确. (2)描出点后应用直线把各点连接起来,所以选 a. (3)利用图象纵轴上的截距求得电动势为 1.44 V, 曲线的斜率绝对 值为电源的内阻,约为 0.92 Ω. 答案:(1)D (2)a (3)1.44 0.92

5. (2018· 郑州模拟)用如图所示的电路测定一种特殊电池的电动
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势和内阻,它的电动势 E 约为 8 V,内阻 r 约为 30 Ω ,已知该电池 允许输出的最大电流为 40 mA.为防止调节滑动变阻器时造成短路, 电路中用了一个定值电阻充当保护电阻, 除待测电池外, 可供使用的 实验器材还有:

A.电流表 A(量程为 0.05 A,内阻约为 0.2 Ω) B.电压表 V(量程为 6 V,内阻为 20 kΩ) C.定值电阻 R1(阻值为 100 Ω ,额定功率为 1 W) D.定值电阻 R2(阻值为 200 Ω ,额定功率为 1 W) E.滑动变阻器 R3(阻值范围为 0~10 Ω ,额定电流为 2 A) F.滑动变阻器 R4(阻值范围为 0~750 Ω ,额定电流为 1 A) G.导线和单刀单掷开关若干 (1)为了电路安全及便于操作,定值电阻应该选 ______;滑动变 阻器应该选__________(填写器材名称).

(2)接入符合要求的用电器后, 闭合开关 S, 调节滑动变阻器的阻 值,读取电压表和电流表的示数.取得多组数据,作出了如图所示的 图线.根据图线得出该电池的电动势 E 为______V,内阻 r 为______ Ω (结果保留两位有效数字). (3)若所给的电压表已被损坏,其他器材均可使用.重新选择器 材, 设计电路测定该电池的电动势和内阻. 请在虚线框中画出设计的
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电路图并在上面标明选定器材的名称.

解析: (1)电压表量程为 6 V, 电池允许输出的最大电流为 40 mA, 故滑动变阻器接入电路电阻必大于 150 Ω,所以滑动变阻器应选 R4, 保护电阻至少要分压 2 V, 当电压表示数为零时, 保护电阻要分压 8 V, 所以保护电阻应选阻值为 200 Ω的 R2. (2)图线纵轴截距为电池电动势,可得 E=7.8 V. 7.80-0.00 图线的斜率 k=R2+r= Ω≈229 Ω,得 r=29 Ω. 0.034-0.00 (3)电压表损坏,至少要测量 2 次,根据所提供器材,可以考虑 用 2 个单刀单掷开关改变电路总电阻,测出对应电流,得出电池内阻 和电动势,所以设计如图所示电路.

答案:(1)R2 见解析图

R4

(2)7.8(7.7~7.9 均对)

29(26~32 均对)

(3)

6. (2018· 淄博模拟)某同学要测定一电源的电动势 E 和内电阻 r, 实验器材有:一只电流传感器(可视为理想电流表,测得的电流用 I 表示)、一只电阻箱(阻值用 R 表示)、一只开关和导线若干.该同学
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设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据.

(1)该同学设计实验的原理表达式是 E=______(用 r、 I、 R 表示); (2)该同学在闭合开关之前,应先将电阻箱调到______(选填“最 大值”“最小值”或“任意值”),实验过程中,将电阻箱调至如图 乙所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为______Ω . 解析:(1)根据闭合电路欧姆定律,该同学设计实验的原理表达 式是 E=I(R+r). (2)根据实验的安全性原则,在闭合开关之前,应先将电阻箱调 到最大值.根据电阻箱的读数规则可知,电阻箱接入电路的阻值为 2 ×10 Ω+1×1 Ω=21 Ω. 答案:(1)I(R+r) (2)最大值 21

7. (2015· 江苏卷)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的 电动势和内阻. (1)图中电流表的示数为________A.
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(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:

U/V 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I/A 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44

请根据表中的数据,在下面的方格纸上作出 U-I 图线.

由图线求得:电动势 E=______V;内阻 r=______ Ω . (3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间 一直保持电路闭合,其实从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为 __________________________________________________________. 解析:(1)由题目表格测量数据知,电流表使用 0.6 A 量程,所以 读数为 0.44 A. (2)描点画图,如图所示:根据 U=-Ir+E 可得:电动势为 E= 1.6 V;图线的斜率等于内阻 r=1.2 Ω. (3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验

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误差增大.

答案:(1)0.44

(2)U-I 图象见解析 (3)干电池长时间

1.60(1.58~1.62 都对) 1.2(1.18~1.26 都对)

使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大

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