【物理】2020届一轮复习人教版测定电源的电动势和内电阻课时作业

2020届一轮复习人教版 测定电源的电动势和内电阻 课时作业
1．某同学设想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻R x 的阻值、电流表A 的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求．
(1)为了测量未知电阻R x 的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至________(选填“最大”或“最小”)，然后闭合开关K 1，将开关K 2拨至1位置，调节R 2使电流表A 有明显读数I 0；接着将开关K 2拨至2位置．保持R 2不变，调节R 1，当调节R 1＝34.2 Ω时，电流表A 读数仍为I 0，则该未知电阻的阻值R x ＝________Ω.
(2)为了测量电流表A 的内阻R A 和电源(内阻忽略不计)的电动势E ，他将R 1的阻值调到
R 1＝1.5 Ω；R 2调到最大，将开关K 2拨至2位置，闭合开关K 1；然后多次调节R 2，并在表格
中记录下了各次R 2的阻值和对应电流表A 的读数I ；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：______________(用题中所给字母表示)；利用图象中的数据可求得，电流表A 的内阻R A ＝________Ω，电源(内阻忽略不计)的电动势E ＝________V.
解析：(1)为了保护电路，需要将电阻箱的阻值都调至最大；因为两种情况下电流表示数相同，R x 和R 1等效，所以R x ＝R 1＝34.2 Ω.
(2)将电流表看作一个电阻R A ，根据闭合电路欧姆定律得
E ＝I (R 1＋R 2＋R A )，解得1I ＝1E R 2＋R 1＋R A E ，故1I ­ R 2的图象的斜率为1E ，则纵截距为R 1＋R A
E ，
代入数据可得1E ＝1－0.52，R 1＋R A
E
＝0.5，解得E ＝4 V ，R A ＝0.5 Ω.
答案：(1)最大 34.2 (2)1I ＝R 2E ＋R 1＋R A
E
0.5 4
2．(2019届温州模拟)在测定一组干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材： A ．电流传感器1 B ．电流传感器2 C ．定值电阻R 0(3 kΩ) D ．滑动变阻器R (0～20 Ω) E ．开关和导线若干
某同学发现上述器材中没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图
甲所示的电路来完成实验．
(1)该同学利用测出的实验数据作出的I1­I2图线(I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I1远小于I2)如图乙所示，则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
(2)若将图线的纵轴改为________，则图线与纵轴交点的物理含义即为被测电池电动势的大小．
解析：(1)由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，可得I1R0＝E－I2r，则I1＝E
R0
－
r
R0
I2，即I1
与I2间为线性关系，由数学知识可得，k＝－r
R0，b＝
E
R0
，由题图乙可知，b＝1.5 mA，k＝－
0.5×10－3，解得E＝4.5 V，r＝1.5 Ω.
(2)若将图象纵轴改为路端电压，即I1R0，则图线与纵轴交点的物理意义即为被测电源电动势的大小．
答案：(1)4.5 1.5 (2)I1R0
3．(2018届开封模拟)某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值．实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为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，________，读出电压表的示数U2.
C．则电阻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和电阻R2的阻值，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1U ­ 1
R
图线，则电源电动势E ＝________V ，电阻R 2＝
________Ω.
解析：(1)将S 2切换到b ，由欧姆定律有U 2＝I (R 0＋R 1)，U 1＝IR 0，联立解得R 1＝
U 2－U 1
U 1
R 0.(2)根据E ＝U ＋U R
(R 1＋R 2)，变形得1U ＝1E ＋1R
·R 1＋R 2E
，对比图象有1E
＝0.5，得E ＝2 V ；R 1＋R 2
E
＝
1.5－0.5
0.5
＝2.0，R 1＝3.2 Ω，得R 2＝0.8 Ω. 答案：(1)将S 2切换到b U 2－U 1
U 1
R 0 (2)2 0.8
4．在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅提供下列实验器材： A ．两节旧干电池，每节电动势约1.5 V
B ．直流电压表V 1、V 2，量程均为0～3 V ，内阻约3 kΩ
C ．电流表，量程0～0.6 A ，内阻小于1 Ω
D ．定值电阻R 0，阻值2 Ω
E ．滑动变阻器R ，最大阻值15 Ω
F ．开关和导线若干
(1)请根据如图甲所示的实物图，在图乙虚线框中画出对应的电路图．
(2)根据图甲电路进行实验，测得多组U 、I 数据，作出U ­I 图象，求出电动势和内阻的值均小于真实值，其产生误差的原因是_______________________．
(3)实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了如图丙所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器触头，记录U 1和U 2的值如下表所示，用测出的数据在图丁中绘出U 2­U 1图线．
组数 1 2 3 4 5 6 电压U 1/V 0.80 1.25 1.53 1.72 1.87 1.98 电压U 2/V
1.60
1.87
2.04
2.15
2.24
2.31
(4)由图线可得被测电池组的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________Ω.(结果保留2位有效数字)
解析：(1)如图所示．
(2)电流表不是测得流过电池的电流，原因是电压表的分流造成的． (3)根据描点法，如图所示．
(4)由闭合电路欧姆定律可知，E ＝U 2＋
U 2－U 1R 0r ，变形得U 2＝R 0R 0＋r E ＋r
R 0＋r
U 1，结合图象分析可得E ＝2.9 V(2.8～3.0 V 均可)，r ＝3.0 Ω(2.9～3.1 Ω均可)．
答案：见解析
5．(2018届韶关模拟)某同学要测定一电源的电动势E 和内阻r ，实验器材有：一只DIS 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.
(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的1
I
­ R 图象，则由图象可求得，该
电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(结果均保留2位有效数字)
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．根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2×10 Ω＋1×1 Ω＝21 Ω.
(3)由E ＝I (R ＋r )可得1I ＝1E R ＋1E r .1I ­ R 图象斜率等于1
E
，E ＝6.3 V ，图象在纵轴上的截
距等于1
E
r ，r ＝2.5 Ω.
答案：(1)I (R ＋r ) (2)最大值 21 (3)6.3(6.1～6.4) 2.5(2.4～2.6)
6．某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计G 改装的电流表A ，V 为标准电压表，E 为待测电池组，S 为开关，R 为滑动变阻器，R 0是标称值为4.0 Ω的定值电阻．
(1)已知灵敏电流计G 的满偏电流I g ＝100 μA、内阻r g ＝2.0 kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200 mA ，应并联一只________Ω(保留1位小数)的定值电阻R 1.
(2)根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路．
(3)某次实验的数据如表所示： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压表V 读数U /V 5.26
5.16
5.04
4.94
4.83
4.71
4.59
4.46
改装表A 读数I /mA
20 40 60 80 100 120 140 160
的内阻r ＝________Ω(保留2位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是_________________________________________．
(4)该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大．若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是________．(填选项前的字母)
A ．电压表内阻的影响
B ．滑动变阻器的最大阻值偏小
C ．R 1的实际阻值比计算值偏小
D ．R 0的实际阻值比标称值偏大 解析：(1)由电流表的改装知识可知．
R 1＝I g r g I m －I g ＝100×10－6×2.0×103
200×10－3－100×10－6
Ω≈1.0 Ω.
(2)如图所示．
(3)根据闭合电路欧姆定律结合逐差法可知
r 1＝U 1－U 5I 5－I 1－R 0，r 2＝U 2－U 6
I 6－I 2
－R 0，
r 3＝U 3－U 7I 7－I 3－R 0，r 4＝U 4－U 8
I 8－I 4
－R 0.
故r ＝r 1＋r 2＋r 3＋r 4
4
＝
U 1＋U 2＋U 3＋U 4－U 5＋U 6＋U 7＋U 8
4×80×10
－3
－R 0≈1.66 Ω.
逐差法在计算中体现的主要优点是：充分利用已测得的数据．
(4)根据题意可知，内阻的测量值为r 测＝ΔU
ΔI －R 0，因此，电压表的内阻、滑动变阻器
的阻值对测量结果无影响．若R 1的实际值比计算值偏小，则改装后的电流表示数偏小，导致内阻测量值偏大．根据内阻测量值的表达式可知，R 0的实际值比标称值偏大，也会导致内阻测量值偏大．故选CD.
答案：(1)1.0 (2)见解析图(其他正确连接同样可以) (3)1.66 充分利用已测得的数据 (4)CD。