2022高中物理 第2章 恒定電流 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻練習(xí) 新人教版選修3-1

2022高中物理 第2章 恒定電流 第10節(jié) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻練習(xí) 新人教版選修3-11.測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖:請(qǐng)回答下列問題:(1)在閉合開關(guān)之前,為防止電表過載,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P應(yīng)放在處. (2)現(xiàn)備有以下器材:A.干電池1節(jié)B.滑動(dòng)變阻器(050 )C.滑動(dòng)變阻器(01 750 )D.電壓表(03 V)E.電壓表(015 V)F.電流表(00.6 A)G.電流表(03 A)其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選,電壓表應(yīng)選,電流表應(yīng)選.(填字母代號(hào)) 解析:(1)閉合開關(guān)之前,為防止電表過載,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P應(yīng)放在電阻的阻值最大處,故滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P應(yīng)放在a處.(2)電流表和電壓表的選擇要保證安全和讀數(shù)時(shí)指針的偏轉(zhuǎn)在之間,干電池1節(jié),電壓1.5 V,故應(yīng)選擇D,量程為3 V的電壓表;在該實(shí)驗(yàn)中,一般要求電流最大不超過1 A,故應(yīng)選擇F,量程為0.6 A的電流表;電流值在0.10.6 A變化時(shí),電路中的電阻約為R測(cè)= =15 ,故選擇B,50 的滑動(dòng)變阻器較為合適.答案:(1)a(2)BDF2.某同學(xué)要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻.他根據(jù)老師提供的以下器材:畫出了如圖所示的原理圖:電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻RV約為10 k)電流表G(量程3 mA,內(nèi)阻Rg=100 )電流表A(量程3 A,內(nèi)阻約為0.5 )滑動(dòng)變阻器R1(020 ,2 A)滑動(dòng)變阻器R2(0500 ,1 A)定值電阻R3=0.5 開關(guān)S和導(dǎo)線若干(1)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表A的量程太大,于是他將電流表G與定值電阻R3并聯(lián),實(shí)際上是進(jìn)行了電表的改裝,則他改裝后的電流表對(duì)應(yīng)的量程是A.(保留兩位有效數(shù)字) (2)為了能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,同時(shí)為了操作方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是(填寫器材前編號(hào)) (3)該同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)原理圖測(cè)得數(shù)據(jù),以電流表G讀數(shù)為橫坐標(biāo),以電壓表V讀數(shù)為縱坐標(biāo)繪出了如圖所示的圖線,根據(jù)圖線可求出電源的電動(dòng)勢(shì)為V. 解析:(1)改裝后電流表量程I=Ig+=0.003 A+ A=0.60 A.(2)為使電路中電流較大,并且方便調(diào)節(jié),故實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是阻值范圍較小的.(3)根據(jù)E=U+Ir,則圖像的縱截距b等于電源的電動(dòng)勢(shì),由圖讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為E=1.50 V.答案:(1)0.60(2)(3)1.53.(2018·六安高二段考)某同學(xué)利用下列器材測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻A.待測(cè)干電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5 V,內(nèi)阻約1.0 )B.電流計(jì)G(滿偏電流3 mA,內(nèi)阻10 )C.電流表A(量程00.6 A,內(nèi)阻約為0.1 )D.電阻箱R3(09 999 )E.滑動(dòng)變阻器R1(020 ,10 A)F.滑動(dòng)變阻器R2(0100 ,1 A)G.開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)由于沒有電壓表,該同學(xué)用電流計(jì)G和電阻箱R3改裝成量程為3 V的電壓表,則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為. (2)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,讀出電流表相應(yīng)的示數(shù)I,并計(jì)算出改裝后的電壓表的讀數(shù)U,在坐標(biāo)紙中畫出了如圖2所示的UI圖像,由圖像可知E=V,r=(保留兩位有效數(shù)字). (3)為了能較為準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,以及操作方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是(填器材前的字母代號(hào)). (4)請(qǐng)?jiān)趫D1方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.解析:(1)把電流計(jì)G改裝成3 V的電壓表,需要串聯(lián)電阻阻值R=-Rg= -10 =990 ;(2)由閉合電路歐姆定律可知U=E-Ir,由題圖2可知,電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,r=1.0 ;(3)由于燈泡內(nèi)阻較小,故為了便于調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的E;(4)由題意可知,本題中采用表頭和電阻箱串聯(lián)充當(dāng)電壓表,同時(shí)電流表采用相對(duì)電源的外接法,故電路圖如圖所示.答案:(1)990(2)1.51.0(3)E(4)如圖所示4.在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,備有下列器材:A.干電池E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V,內(nèi)阻小于1.0 )B.電流表A1(滿偏電流3 mA,內(nèi)阻r1=10 )C.電流表A2(00.6 A,內(nèi)阻0.1 )D.滑動(dòng)變阻器R1(020 ,10 A)E.滑動(dòng)變阻器R2(0100 ,10 A)F.定值電阻R3(990 )G.開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)為方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,其中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是.(填字母代號(hào)) (2)請(qǐng)畫出利用本題提供的器材所設(shè)計(jì)的測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖.(3)如圖為某一同學(xué)根據(jù)他所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)繪出的I1,I2圖線(I1為A1的示數(shù),I2為A2的示數(shù)),由圖線可求得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=. 解析:(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用較小阻值的滑動(dòng)變阻器,有利于電流的變化和表的讀數(shù),故選D.(2)由于沒有電壓表,我們可以把表頭及定值電阻充當(dāng)電壓表使用,利用伏安法測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.(3)表頭的示數(shù)與定值電阻阻值的乘積可作為路端電壓處理,則由閉合電路歐姆定律可知I1(R3+RA1)=E-I2r,即I1=-;由題圖可知,圖像與縱軸的交點(diǎn)為 1.48 mA,則有1.48 mA=,解得E=1.48 V.由圖像可知,圖像的斜率為0.8×10-3,由公式得圖像的斜率等于,故=0.8×10-3,解得r=0.8 .答案:(1)D(2)如圖所示(3)1.480.8(教師備用)1.(2018·淮安高二期中)在做“用電流表和電壓表測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí)(1)某同學(xué)連接的實(shí)物圖如圖所示,但當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)而電流表沒有示數(shù),實(shí)驗(yàn)前儀器都檢查過是好的,也就是說只可能是某根連接導(dǎo)線斷了,那么,請(qǐng)你分析一下,可能發(fā)生斷路故障的導(dǎo)線是(寫出所有可能斷的導(dǎo)線的編號(hào)). (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的電流表量程為00.6 A,電壓表量程為03 V,并加接了一個(gè)已知阻值的定值電阻R0,如圖(甲)所示,試說明他加接此電阻的作用是. (3)如果某同學(xué)把R0接到圖(乙)位置,那么他改變滑動(dòng)變阻器的阻值,測(cè)出兩組對(duì)應(yīng)的電流表和電壓表示數(shù)后,還能算出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻嗎?并說明簡(jiǎn)要理由.解析:(1)電流表示數(shù)為零,則可能斷路的導(dǎo)線有2,3,5,6,由于電壓表有示數(shù),則導(dǎo)線3不能斷路,所以可能斷路的導(dǎo)線有2,5,6.(2)加接了一個(gè)定值電阻R0,防止變阻器電阻過小時(shí),電池被短路或電流表被燒壞.(3)能算出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,可以把R0和電池合起來看成是一個(gè)等效電源,由E=U1+I1r和E=U2+I2r解出的是這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,而它的電動(dòng)勢(shì)與原電池的電動(dòng)勢(shì)相同,它的內(nèi)電阻為被測(cè)電池的內(nèi)電阻與R0之和,已知R0就可以求出被測(cè)電池的內(nèi)電阻了.答案:(1)2,5,6(2)限制電流,避免電源短路(3)能算出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,可以把R0和電池合起來看成是一個(gè)等效電源,由E=U1+I1r和E=U2+I2r解出的是這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,而它的電動(dòng)勢(shì)與原電池的電動(dòng)勢(shì)相同,它的內(nèi)電阻為被測(cè)電池的內(nèi)電阻與R0之和,已知R0就可以求出被測(cè)電池的內(nèi)電阻了.2.(2018·九江高二月考)某多用電表內(nèi)歐姆擋“×1”的內(nèi)部電路圖如圖所示,歐姆調(diào)零后明明同學(xué)將電阻箱和電壓表V并聯(lián)后接在兩表筆a,b上,欲用圖示的電路測(cè)量多用電表內(nèi)部的電阻r(遠(yuǎn)小于電壓表V的內(nèi)阻)和電池的電動(dòng)勢(shì)E.(1)表筆a為表筆(填“紅”或“黑”). (2)改變電阻箱R的阻值,分別讀出若干組電壓表和電阻箱的示數(shù)U,R,將,的值算出并記錄在表格中,并作出圖線,如圖所示.根據(jù)圖線得出電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)部的電阻r=.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 由于電壓表的分流作用,多用電表內(nèi)部電池的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值比真實(shí)值(填“大”或“小”). 解析:(1)表筆a內(nèi)部接電源的負(fù)極,則為紅表筆;(2)由閉合電路歐姆定律可知E=U+r;變形得=+·可知,圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù),故有E=1.43 V;圖像的斜率為,則有r=×1.43 =2.54 當(dāng)電壓表內(nèi)阻為無窮大時(shí),即為不接電阻箱時(shí)電壓表的示數(shù)為多用電表內(nèi)部電池的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值,而電壓表兩端的電壓等于電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值減去多用電表的內(nèi)電壓,所以多用電表內(nèi)部電池的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值比真實(shí)值小.答案:(1)紅1.43(1.411.45均可)2.54(2.502.56均可)(2)小