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文档介绍
高考物理一轮总复习课时强化作业33实验十测定电源的电动势和内阻新人教版
课时强化作业三十三 实验十 测定电源的电动势和内阻 1.(2016 届陕西省高三月考)图示是一种测定电压表内阻的电路图,实验的操作步骤如下: a.将电阻箱 R 的电阻调到零; b.闭合开关,调节滑动变阻器 R1 的滑动触头位置,使电压表指针达到满偏; c.保持滑动变阻器的滑动触头位置不变,调节电阻箱的电阻,使得电压表的指针指到满偏读数的一 半; d.读出电阻箱的电阻值 Rx,认为电压表的内阻 r 测=Rx. 已知电压表的量程是 3 V,电阻约为 3 kΩ,电源电动势约为 6 V.可供选择的滑动变阻器 R1 有: A.阻值 0~10 Ω,额定电流 2 A B.阻值 0~1 000 Ω,额定电流 1 A 可供选择的电阻箱 R 有: C.阻值 0~999.9 Ω D.阻值 0~9 999.9 Ω (1)根据图示的电路图,在实物图中连接了部分导线,请在图中画出还需要连接的导线. (2)为了比较准确地测量电压表的内阻,应选用的滑动变阻器 R1 是________,电阻箱 R 是________.(填 仪器前的代号) (3)本实验中电压表的测量值 r 测与电压表的真实值 r 相比,r 测________r(选填“大于”、“小于”或 “等于”). (4)如果增大电源的电动势,此电路测出的电压表内阻的误差将会________(选填“增大”、“减小” 或“不变”). 解析:(1)根据电路图连接实物如下: (2)本实验属于利用半偏法测电压表内阻,在上述电路中,认为保持滑动变阻器的滑动触头位置不变, 调节电阻箱的电阻,使得电压表的指针指到满偏读数的一半时,电路中的总电压 U 不变,则电阻箱两端的 电压为U 2 时,电压表的内阻与电阻箱的示数相等.实际上,调节电阻箱的电阻后,电路中的总电压变大了, 为了比较准确的测量电压表的内阻,滑动变阻器的阻值越小越合适,故选择滑动变阻器 A.待测电压表的内 阻约为 3 kΩ,则电阻箱的阻值应大于 3 kΩ,选择电阻箱 D. (3)通过(2)的分析可知,调节电阻箱的电阻后,电路中的总电压变大了,根据串联电路规律可知,电 阻箱的示数大于电压表的内阻. (4)电源的电动势增大,电阻箱电阻对全电路电压分配的影响减小,测量误差减小. 答案:(1)见解析 (2)A D (3)大于 (4)减小 2.(2016 届杭州市西湖高级中学月考)(1)某同学用多用电表的欧姆挡来测量电压表的内阻,如图甲所 示.先将选择开关旋至倍率“×100”挡,红、黑表笔短接调零后进行测量,红表笔应接电压表的________ 接线柱(选填“+”或“-”),测量结果如图乙所示,电压表的电阻为________Ω. (2)该同学要测量一节干电池的电动势和内阻,有以下器材可供选择: A.电流表(0~0.6 A~3 A) B.电压表(0~3 V) C.滑动变阻器 R(0~15 Ω,5 A) D.滑动变阻器 R′(0~50 Ω,1 A) E.定值电阻 R0 为 1 Ω F.开关 S 及导线若干 本次实验的原理图如图丙,则滑动变阻器应选________(填器材前的字母序号). (3)按照原理图连接好线路后进行测量,测得数据如下表所示. 次数 待测量 1 2 3 4 5 I/A 0.11 0.20 0.30 0.40 0.50 U/V 1.37 1.35 1.33 1.32 1.29 由上表数据可看出,电压表示数变化不明显,试分析引起这种情况的原因是______________________. 现将上述器材的连线略加改动就可使电压表的示数变化更明显,请在图丁中按改动后的原理图完成连 线. 解析:(1)根据多用电表的内部结构和工作原理可知,黑表笔接欧姆表内部电源的正极,红表笔接欧 姆表内部电源的负极.电流一定从电压表的正接线柱流入电压表,故黑表笔接电压表的“+”接线柱,红 表笔接电压表的“-”接线柱.欧姆表的读数为表盘刻度乘以倍率,即电压表的内阻为 40×100 Ω=4 000 Ω. (2)分析表格数据可知,被测电路的最大阻值为 R=U I =1.37 0.11 Ω=12.5 Ω,故选择滑动变阻器 C. (3)电压表示数变化不明显的原因是,电池内阻较小, 导致分压作用不明显,改进的方法是,将定值 电阻放在干路上,作为电源的等效内阻,起到分压作用,如图所示: 答案:(1)“-” 4 000 (2)C (3)电池内阻过小 图见解析 3.(2016 届杭州市五校联考)用伏安法测一节干电池的电动势 E 和内电阻 r. (1)根据原理图甲连接实物图,要求滑动变阻器的触头在左端时,其使用的电阻值最大. (2)由实验测得的 7 组数据已在图乙的 UI 图上标出,分析图象可知路端电压变化________(填“太 大”或“太小”),影响了测量的精确性,原因是________________.为了较精确地测量,可采用图丙的 原理图,R0=1.5 Ω,滑动变阻器应选用________(填“0~10 Ω”或“0~200 Ω”). 解析:(1)根据电路图连接实物图,如图所示: (2)分析图象可知,电压表变化太小,原因是电池的内阻太小,为了测量精确,可以将定值电阻串联 在干路上,起到分压作用,定值电阻 R0=1.5 Ω,被测电路最大电阻为 7.5 Ω左右,故滑动变阻器阻值选 择 0~10 Ω的. 答案:(1)见解析 (2)太小 电池的内阻很小,内电路的电压很小 0~10 Ω 4.(2016 届鄂豫晋冀陕五省联考)为了测定一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了下列器材: A.待测干电池(电动势 E 约为 1.5 V,内阻 r 不超过 1.5 Ω) B.电流表Ⓖ(量程 0~2 mA,内阻 RG=10 Ω) C.电流表Ⓐ(量程 0~0.6 A,内阻 RA 约为 0.1 Ω) D.滑动变阻器 R1(0~20 Ω,10 A) E.滑动变阻器 R2(0~100 Ω,1 A) F.定值电阻 R3=990 Ω G.开关、导线若干 (1)请在以上提供的器材中选择所需器材设计测量电路,在图 1 中的虚线框内补画出完整的电路原理 图.(要求在电路图中标明所使用器材) (2)根据合理的设计电路测量数据,电流表Ⓐ的示数记为 I2,电流表Ⓖ的示数记为 I1,某同学测出了 6 组 I1,I2 的数据,并已描绘出如图 2 所示的 I1 和 I2 的关系图线.则: ①I1,I2 关系式为 I1=________.(用题中所给字母表示) ②根据已描绘出的图线,可得出被测干电池的电动势为________V,内阻为________Ω. 解析:(1)实验器材中没有电压表,则需要利用电流表改装成电压表,因为电流表Ⓖ的内阻已知,故 利用其改装成电压表,电源的内阻较小,故选择滑动变阻器 D,画出正确电路图如右: (2)根据闭合电路欧姆定律可知,I1(R3+Rg)=E-I2r,解得 I1= E R3+Rg - r R3+Rg I2, 分析图象可知,图象与纵轴截距为 d= E R3+Rg =1.48 mA,解得 E=1.48 V.图象的斜 率为 k= r R3+Rg =0.8×10-3,解得 r=0.8 Ω. 答案:(1)见解析 (2)① E R3+Rg - r R3+Rg I2 ②1.48 0.8 5.(2016 届浙江余姚中学月考)某同学欲将电流表改装成电压表,需要测量电流表的内阻,可供选择 的实验器材有: A.待测电流表 G1; B.一个标准电流表 G2(G2 的量程大于 G1 的量程); C.电阻箱 R′; D.滑动变阻器 R; E.电池组、导线、开关. 采用如图 1 所示的电路测定电流表内阻时,该同学的实验步骤为: ①按电路图接好电路,将滑动变阻器 R 调至最大; ②闭合 S1,断开 S2,调节滑动变阻器 R,使电流表 G1 表头指针满偏; ③再闭合 S2,保持滑动变阻器 R 不变,调节电阻箱 R′,使表头指针半偏.读出此时电阻箱 R′的示 数,则电流表内阻可看做此示数. (1)用上述方法得到的电流表 G1 内阻的测量值与真实值相比________. (2)为了使测量更准确,请你利用上述实验器材重新设计实验,从设计原理上看可以消除上述实验中 的系统误差,请你在给定图 2 中完成实验电路图. (3)使用重新设计的实验电路的测量数据,写出电流表 G1 内阻表达式 Rg=________.说明各测量值的意 义________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析:(1)本题采用的是半偏法测量内阻,开关 S2 闭合后,并联电阻箱时,总电阻减小,根据闭合电 路欧姆定律可知,总电流偏大,故使电流表达半偏时,所并联的电阻应比真实电阻偏小. (2)为了减小误差,应保证干路电流保持不变,可以在干路中接入电流表 2,接入 R′后调节 R 使电流 表 G2 达满偏即可,正确原理图如图所示: (3)根据欧姆定律得,I2=I1+I1Rg R′ ,解得 Rg= I2-I1 R′ I1 ,其中 I1 为 G1 的电流表示数,I2 为 G2 的电 流表示数,R′为电阻箱电阻. 答案:(1)偏小 (2)见解析 (3) I2-I1 R′ I1 I1 为 G1 的电流表示数,I2 为 G2 的电流表示数,R′ 为电阻箱电阻 6.(2016 届新乡、许昌、平顶山三市调研)测定电阻的阻值,实验室提供下列器材: A.待测电阻 R(阻值约 10 kΩ) B.滑动变阻器 R1(0~1 kΩ) C.电阻箱 R0( 99 999.9 Ω) D.灵敏电流计 G(500 μA,内阻不可忽略) E.电压表 V(3 V,内阻约 3 kΩ) F.直流电源 E(3 V,内阻不计) G.开关、导线若干 (1)甲同学设计了如图(a)所示的电路,请你指出他的设计中存在的问题: ①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________; ③________________________________________________________________________. (2)乙同学用图(b)所示的电路进行实验. ①请在图(d)中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接; ②先将滑动变阻器的滑动头移到________(选填“左”或“右”)端,再接通开关 S;保持 S2 断开,闭 合 S1,调节 R1 使电流计指针偏转至某一位置,并记下电流 I1; ③断开 S1,保持 R1 不变,调整电阻箱 R0 阻值在 10 kΩ左右,再闭合 S2,调节 R0 阻值使得电流计读数 为________时,R0 的读数即为电阻的阻值. (3)丙同学查得灵敏电流计的内阻为 Rg,采用电路(c)进行实验,改变电阻箱电阻 R0 值,读出电流计相 应的电流 I,由测得的数据作出1 I R0 图象如图(e)所示,图线纵轴截距为 m,斜率为 k,则电阻的阻值为 ________. 解析:(1)分析图(a)的电路结构,甲同学利用伏安法测电阻,电压表的量程 Um=3 V,流过电流计的 最大电流 Imax=Um R +Um RV ≈1 300 μA,远大于电流计的量程 Im=500 μA;被测电阻和电压表内阻相差不大, 电流表不应外接,应采用电流表内接法;被测电阻比滑动变阻器的最大阻值大的多,为了多测数据,减少 实验误差,滑动变阻器需要采用分压接法. (2)①根据实验电路图连接实物电路图,如图所示: ②为了保护电路,闭合开关前,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,即滑片滑到左端. ③乙同学利用“替代法”测量未知电阻,为使电阻箱 R0 的阻值等于被测电阻的阻值,必须保证断开 S1, 闭合 S2,调节 R0 阻值使得电流计读数为 I1,R0 的读数即为电阻的阻值. (3)分析图(c)的电路结构,根据闭合电路欧姆定律得,E=I(R0+Rg+R),1 I =R0 E +Rg+R E ,图象的纵轴 截距 m=Rg+R E ,斜率 k=1 E ,代入数据得,R=m k -Rg. 答案:(1)①电流表采用外接法 ②滑动变阻器采用限流接法 ③通过灵敏电流计的电流超过其量程 (2)①见解析 ②左 ③I1 (3)m k -Rg查看更多