【物理】2020届一轮复习人教新课标实验测量电源的电动势和内阻课时练（解析版)

【物理】2020届一轮复习人教新课标实验测量电源的电动势和内阻课时练（解析版)

‎2020届一轮复习人教新课标 实验 测量电源的电动势和内阻 课时练（解析版)‎ ‎1．如图为两电源的U－I图象，则下列说法正确的是 (　　)‎ A．电源①的电动势和内阻均比电源②大 B．当外接相同的电阻时，两电源的输出功率可能相等 C．当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等 D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大 ‎2．某实验小组设计了如图甲所示的电路，其中RT为热敏电阻，电压表量程为3 V，内阻RV约10 kΩ，电流表量程为0.5 A，内阻RA＝4.0 Ω，R为电阻箱．‎ ‎　‎ ‎ (1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验．闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下的电压表示数U1、电流表示数I和电阻箱的阻值R，在I－U坐标系中，将各组U1、I的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线，如图乙中曲线所示．为了完成该实验，应将导线c端接在________(选填“a”或“b”)点；‎ ‎(2)利用(1)中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压U2，U2的计算式为________；(用U1、I、R和RA表示)‎ ‎(3)实验小组利用(2)中的公式，计算出各组的U2，将U2和I的数据也描绘在I－U坐标系中，如图乙中直线所示，根据图象分析可知，电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω；‎ ‎(4)实验中，当电阻箱的阻值调到8.5 Ω时，热敏电阻消耗的电功率P＝________ W．(保留两位有效数字)‎ ‎3．某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。‎ ‎（1）按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是_______导线断开；若读数为零，则一定是_______导线断开。‎ ‎ ‎ ‎（2）排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω。‎ ‎4．小华、小刚共同设计了图甲所示的实验电路，电路中的各个器材元件的参数为：电池组（电动势约6 V，内阻r约3 Ω）、电流表（量程2.0 A，内阻rA=0.8 Ω）、电阻箱R1（0~99.9 Ω）、滑动变阻器R2（0~Rt）、开关三个及导线若干。他们认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻和R2接入电路的阻值。‎ ‎（1）小华先利用该电路准确地测出了R2接入电路的阻值。‎ 他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S、S2，断开S1，读出电流表的示数I；再闭合S、Sl，断开S2，调节电阻箱的电阻值为3.6 Ω时，电流表的示数也为I。此时滑动变阻器接入电路的阻值为_________Ω。‎ ‎（2）小刚接着利用该电路测出了电源电动势E和内电阻r。‎ ‎①他的实验步骤为：‎ a．在闭合开关前，调节电阻R1或R2至 _________（选填“最大值”或“最小值”），之后闭合开关S，再闭合_______（选填“S1”或“S2”）；‎ b．调节电阻________（选填“R1”或“R2”），得到一系列电阻值R和电流I的数据；‎ c．断开开关，整理实验仪器。‎ ‎②图乙是他由实验数据绘出的图象，图象纵轴截距与电源电动势的乘积代表_________（用对应字母表示），电源电动势E=_______ V，内阻r=_________Ω。（计算结果保留两位有效数字）。‎ ‎5．（10分）老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻．所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R1（阻值未知），电压表V（量程为3.0V，内阻很大,可视为理想表），电阻箱R（0～99.99），单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．‎ ‎（1）同学小红按照右图连接电路，然后进行了如下操作：‎ ‎①将S2接到，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如下图甲所示的位置，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S1；‎ ‎②保持电阻箱示数不变，将S2切换到，闭合S1，记录此时电压表的读数（电压表的示数如下图乙所示），然后断开S1．‎ 请你解答下列问题：‎ 图甲所示电阻箱的读数为 Ω，图乙所示的电压表读数为 V．‎ 由此可算出定值电阻R1的阻值为 Ω（R1的计算结果保留两位小数）．‎ ‎（2）在完成上述操作后，小红继续以下的操作：‎ 将S2切换到，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丙所示的—图线．‎ 由此可求得电源电动势E和电源内阻r，其中E = V，内阻r = Ω（计算结果均保留两位小数）．‎ ‎6．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：‎ A．被测干电池一节 B．电流表：量程0～0.6A，内阻为0.3Ω C．电流表：量程0～3A，内阻约为0.1Ω D．电压表：量程0～3V，内阻未知 E．电压表：量程0～15V，内阻未知 F．滑动变阻器：0～10Ω，2A G．滑动变阻器：0～100Ω，1A H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻 ‎(1)在上述器材中请选择适当的器材：____________________（填写选项前的字母）；‎ ‎(2)实验电路图应选择图中的__________________（填“甲”或“乙”）；‎ ‎(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E=________V，内电阻r=_______________Ω．‎ ‎7．某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势 E和内阻 r及电阻 R1的阻值。‎ 实验器材有：待测电源，待测电阻 R1，电压表 V（量程 0～3 V，内阻很大），电阻箱 R（0～99.99 Ω），单刀单掷开关 S1，单刀双掷开关 S2，导线若干。‎ ‎（1）先测电阻 R1的阻值。请将该同学的操作补充完整：‎ A．闭合 S1，将 S2切换到 a，调节电阻箱，读出其示数 R0和对应的电压表示数U1；‎ B．保持电阻箱示数不变，将S2切换到b ，读出电压表的示数 U2；‎ C．电阻 R1的表达式为 R1＝_____________________。‎ ‎（2）该同学已经测得电阻 R1＝3.2 Ω，继续测电源电动势E和内阻 r，其做法是：闭合 S1，将 S2切换到 a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数 R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的图线，则电源电动势E=_______V，内阻r =_______Ω。（结果保留两位有效数字）‎ ‎8．用如图所示的电路，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0.6A、3A）；‎ ‎（b）电压表（量程3V、15V）‎ ‎（c）定值电阻（阻值1、额定功率5W）‎ ‎（d）定值电阻（阻值10，额定功率10W）‎ ‎（e）滑动变阻器（阴值范围0-10、额定电流2A）‎ ‎（f）滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）‎ 那么：(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______的定值电阻，R应选择阻值范围是_______的滑动变阻器.‎ ‎(2)引起该实验系统误差的主要原因是__________.‎ ‎9．一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量此电阻，用图（a）（b）两种电路各测一次，用（a）图所测数据为3.0V，3.0mA，用（b）图测得的数据是2.9V， 4.0mA，由此可知，用________图测得Rx的误差较小，测量值 Rx=________。‎ ‎ 参考答案 ‎1．AD ‎【解析】‎ 试题分析：A、根据闭合电路欧姆定律得，U=E-Ir，当I=0时，U=E，即图线与纵轴交点表示断路状态，交点的纵坐标等于电源的电动势大小，图线的斜率大小等于电源的内阻，由图看出，电源①的电动势和内阻均比电源②大．故A正确．B、D、过原点O作出一条倾斜的直线（3），该直线与图线①、②的交点就表示一个相同的电阻与两电源连接时的工作状态。‎ 由图看出，直线（3）与图线①交点的两坐标的乘积大于直线（3）与图线②交点的两坐标的乘积，说明不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大，故B错误，D正确．C、电源的效率 ‎，当外接同样的电阻，由于内阻r不等，电源的效率不可能相等，电源②的效率总大于电源①的效率，故C错误；故选AD．‎ 考点：考查测定电源的电动势和内阻．‎ ‎【名师点睛】本题根据图线的截距、交点、斜率等数学意义来理解图线的物理意义，技巧是作出电阻的伏安特性曲线．‎ ‎2．a U2=U1+I(R+RA) 6.0 5.0（4.8～5.2均可） 0.48（0.47～0.49均可） ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 分析电路结构，明确电流表外接法的应用；根据串并联电路的规律可明确路端电压的表达式；根据伏安特性曲线可明确电源的电动势和内电阻；在图中作出等效电源的伏安特性曲线，与曲线的交点为热敏电阻的工作点，则由P=UI可求得电功率；‎ ‎【详解】‎ 解：(1)利用伏安法测电阻，由图象可知热敏电阻的阻值远小于电压表电阻，所以采用电流表外接法；故导线c应接在a点；‎ ‎(2)根据串并联电路规律可知：外电压： ‎ ‎(3)利用电源的伏安特性曲线可知电源的电动势为：6.0V，内电阻为：；‎ ‎(4) 把电流表、电阻箱、电源作为等效电源，等效电源内阻，在I−U图象中作等效电源的伏安特性曲线，如图所示，与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标，所以热敏电阻的电功率为：‎ ‎3． 1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可） ‎ ‎【解析】‎ ‎①用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在间后有示数，说明电路被接通，即间有断路故障，再测量间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到 间，则一定是导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，断路故障的范围被确定在间。‎ ‎②根据闭合电路的欧姆定律：，，上式可简化为，读出两点坐标：（60，0.12）和（260，0.05），代入方程解得：电动势E=1.41 V，内阻r=0.5 Ω。‎ 点睛:由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心。‎ ‎4．3.6 最大值 S1 R1 RA与r之和 6.0 2.8 ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由电路的结构可知测出了R2接入电路的阻值用的是等值替代法． （2）实验中采用的是电阻箱和电流表的方式测定电动势和内电阻；根据实验的原理可知应采用的方式； （3）分析电流与电阻的关系，由闭合电路欧姆定律可得出符合本实验的公式，再结合图象的性质利用函数关系即可求得电动势和内电阻．‎ ‎（1）两电流表示数相同，电阻相同，故滑动变阻器接入电路的阻值为3.6 Ω。‎ ‎（2）①闭合电路前应将电阻调到最大，因实验需要获得多组R、I值，因此应为R1；②由闭合电路欧姆定律有：，可得：－R图象纵轴截距与电源电动势的乘积代表r＋RA；图象斜率为，即：k=，E==6.0V，由，得：。‎ ‎【点睛】本题中有两个难点，一个等电阻替代法测电阻原理，二是需要根据闭合欧姆定律推导出的形式 ‎5．(1)20.00　2.80　5.45　(2)2.9　0.26‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)电阻箱的阻值等于；图乙电压表的示数为，根据闭合电路欧姆定律得，．‎ ‎(2)将定值电阻等效到电源的内部，根据得，，知纵轴截距的倒数为电动势，所以 解得；‎ 由于求出的是等效电阻，则实际电阻：；‎ ‎【点睛】‎ 此题考查电源电动势和内电阻的测量，通过实验操作、读数以及对实验方法的理解等多方面考查考生的实验探究能力.要重点掌握处理闭合电路欧姆定律公式的能力和利用图象求解电动势和内电阻的方法．‎ ‎6．ABDFH 甲 1.5 0.7 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)电源的电动势约1.5V，则电压表选择量程0～3 V的D；选择内阻已知的电流表B，将此电流表与电源直接串联，可消除电流表分压带来的系统误差；滑动变阻器电阻较小有利于电表数值的变化，滑动变阻器选择0～10 Ω的F。除此之外，还要有被测干电池A、开关、导线若干H。选择适当的器材有ABDFH。‎ ‎(2)由于电流表内阻已知，选择甲电路将电流表与电源直接串联，可消除电流表分压带来的系统误差。‎ ‎(2)据可得：，则图线的纵截距，图线的斜率，电源的内阻 ‎【点睛】‎ 本题中电流表的内阻已知，可消除电流表分压带来的误差。在解题中要由实验原理结合闭合电路欧姆定律得出图线对应的表达式，从而由图线求出电源的电动势和内电阻。‎ ‎7．（1）（3分）；（2）2.0（3分），8.2（3分）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由欧姆定律可知：U2=I（R0+R1）；U1=IR0‎ ‎ 而电路电流相等，联立解得：R1=R0； （2）根据E=U+（R1+r），有， 比照直线方程y=kx+b，有截距=b=0.5，所以，E=2V； 斜率k==2.0 又k=，已测出R1=3.2Ω，求得r=0.8Ω ‎8．3 0.6 1 0-10 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 第一空.由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；‎ 第二空.估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；‎ 第三空.由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大，故来考虑选择1Ω的定值电阻；‎ 第四空.滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象，调节不方便．‎ 第五空.关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小．‎ 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，分别作出真实图象和测量图象；当外电路短路时，电压表的分流可以忽略；故两种情况下短路电流相同；如图所示：‎ 故本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测＜E真，r测＜r真．‎ ‎9．（a） 1000Ω ‎ ‎【解析】‎ 电压变化：（3-2.9）/3，电流变化（3-4）/3可知电流变化较大，所以电流表侧真实值，即电流表内接，用（a）图测得Rx的误差较小，测量值 Rx=U/I=‎