【物理】2020届一轮复习人教版　测量电源的电动势与内阻课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版　测量电源的电动势与内阻课时作业

‎2020届一轮复习人教版 　测量电源的电动势与内阻 课时作业 ‎1.(2018·云南昭通绥江一中期末)利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,现有的器材为干电池(电动势约为1.5 V),电压表(量程1 V,内阻998.3 Ω),电流表(量程1 A),滑动变阻器(最大阻值99 999.9 Ω),单刀单掷开关1个,导线若干。‎ ‎(1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在虚线框内,要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。‎ ‎　　　　　　　　　　　　‎ ‎(2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的　　　　倍,电阻箱的阻值应为　　　　 Ω。 ‎ ‎2.某同学利用如图甲所示电路测量电源的电动势E和内阻r,可供选择的实验器材有待测电源(电动势约6 V,内阻约1 Ω),定值电阻RA(阻值10 Ω)和RB(阻值1 Ω),滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),电流表A(量程为0~0.6 A,内阻约1 Ω),电压表V(量程为0~5 V,内阻约10 kΩ),开关S,导线若干。请回答下列问题:‎ 甲 乙 ‎(1)图甲为该同学设计的电路图的一部分,将电路图补充完整。‎ ‎(2)图甲中的R1应选　　　　(选填“RA”或“RB”)。 ‎ ‎(3)改变滑动变阻器接入电路的阻值,分别记下几组电压表的示数U和相应电流表的示数I;以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线如图乙所示,并求出U-I图线在横轴上的截距a和在纵轴上的截距b。请选用待测电源电动势E、内阻r、定值电阻R1和R2,写出a、b的表达式,a=　　　　,b=　　　　,代入相应数值即可得E和r的测量值。 ‎ ‎3.(2018·湖北襄阳高三调研)图甲为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图,已知电池组的电动势约3 V,内阻约2 Ω。现提供的器材如下:‎ 甲 A.电池组 B.电压表V1(量程0~10 V,内阻约10 000 Ω)‎ C.电压表V2(量程0~3 V,内阻约10 000 Ω)‎ D.电阻箱R(0~99.9 Ω)‎ E.定值电阻R1=20 Ω F.定值电阻R2=1 000 Ω H.开关和导线若干 ‎(1)如果要准确测量电源的电动势和内阻,电压表V应选择　　　　(选填“B”或“C”);定值电阻R0应选择　　　　(选填“E”或“F”)。 ‎ 乙 ‎(2)改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的图像如图乙所示,图线与横、纵坐标轴的截距分别为-b、a,定值电阻的阻值用R0表示,则可得该电池组的电动势为　　　　,内阻为　　　　。 ‎ ‎(3)该实验测得的电动势与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”),内阻的测量值与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 ‎ ‎4.(2018·北京卷)如图甲所示,用电动势为E,内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。‎ 甲 乙 ‎(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图,并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。‎ ‎(2)a.请在图乙画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率;‎ b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。‎ ‎(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。‎ 考点规范练44　测量电源的电动势与内阻 ‎1.解析 (1)利用伏安法测量干电池的电动势和内阻,根据实验原理选择仪器设计电路图。实验中应保证电流由电表的正接线柱流入,由负接线柱流出,并且电流表要串联在电路中,而电压表串联一个电阻并联在电源两端,分析电表的连接即可得出正确电路。如图所示。‎ ‎(2)电动势约为1.5 V,电压表量程1 V,为了满足本实验要求并保证实验的精确度,电压表量程应扩大为原量程的2倍,要使量程扩大为原来的2倍,则应串联一个与电压表内阻相等的电阻,故应使与之串联的电阻箱的阻值为998.3 Ω。‎ 答案 (1)见解析　(2)2　998.3‎ ‎2.解析 (1)利用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的实验,电流表内阻与电源内阻相差不大,所以要把电流表内接,电路图如答案图。‎ ‎(2)由于滑动变阻器最大阻值只有10 Ω,电流表量程只有0.6 A,所以需要串联的电阻R1应该选择阻值为10 Ω的定值电阻RA。‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律得,E=U+I(R2+r),变化为U=E-(R2+r)I。对照题图乙,则有b=E,a=。‎ 答案 (1)如图所示　(2)RA　(3)　E ‎3.解析 (1)电压表V1的量程太大,使得电压表指针的偏角太小,测量误差太大,R2=1 000 Ω的定值电阻太大,使得电压表指针的偏角太小,且在改变电阻箱阻值时,电压表的示数变化不明显,故电压表选择C,定值电阻选择E。‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律得U=E-(r+R0),化简得,则有k=,a=,解得E=,r=-R0。‎ ‎(3)考虑到电压表的分流作用,则有E=U+(r+R0),变形得,纵轴截距变大,为,计算时依然用求解E和r,则求得的值均偏小。‎ 答案 (1)C　E ‎(2)-R0‎ ‎(3)偏小　偏小 ‎4.解析 (1)U=E-I·r 所以U与I为一次函数关系,U-I图像为直线,截距为E,斜率为-r 与纵轴交点:I=0,U=E,即电动势;‎ 与横轴交点:U=0,I=,即电源短路时的电流。‎ ‎(2)a.输出功率P=U·I,即该点横纵坐标之积,即图中矩形部分的面积。‎ b.方法一:因为网格面积代表输出功率,所以 P=U·I ‎=(E-I·r)·I ‎=E·I-I2r ‎=-r·‎ 当I=,即,R=r时,P有最大值 方法二:P=I2·R=2·R=·R=‎ 由均值不等式,当R=,即R=r时,R+有最小值2r,所以P有最大值。‎ ‎(3)电动势定义式:E= ①‎ 在时间t内通过电路的电荷量为q=It ②‎ 根据能量守恒定律,非静电力做的功应该等于内外电路产生的焦耳热的总和。‎ 即W非=Q内+Q外 ③‎ 在时间t内:Q外=I2Rt, ④‎ Q内=I2rt ⑤‎ 联立①②③④⑤式,EIt=I2Rt+I2rt 即E=IR+Ir 得到:E=U外+U内 其中U外即外电路电势降落,U内即内电路电势降落。‎ 答案 (1)图像见解析,与纵轴交点表示电动势,与横轴交点表示电源短路时的电流 ‎(2)a.图见解析;b.见解析 ‎(3)E=,证明见解析