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文檔簡介
2/22017-2021北京高二物理期末匯編:測電源電動勢和內(nèi)阻一.填空題(共1小題)1.(2020春?海淀區(qū)校級期末)如圖所示電路中,AB、CD、EF為同種材料、相同規(guī)格的均勻電阻絲,每厘米電阻為λ=1Ω/cm,AB、CD長度為L=20cm,EF長度為L0=10cm,AC、BD間導線電阻不計。EF與AB、CD接觸良好。圖中電壓表為理想電壓表(可視為內(nèi)阻無限大,如圖狀態(tài)時AE、CF中沒有電流不分壓)。電池的電動勢E和內(nèi)阻r都不變。(1)某同學進行了如下操作:當EF處于最左端時,電壓表的讀數(shù)為U1=5.0V,EF位于最右端時,電壓表的讀數(shù)變?yōu)閁2=15.0V,求電源電動勢與內(nèi)阻;(2)另一個同學認為前面同學的測量太粗糙,認為可以不斷改變BE、DF長度x并讀出相應電壓表讀數(shù)來做某種圖象求電動勢E和內(nèi)阻r。a.試用E、r、L0、x、λ表示BE=DF=x時,電壓表讀數(shù)U;b.根據(jù)這個表達式給出的U~x關(guān)系,該同學做出了一條y=kx+b形式的圖象,試說明該表達式中y、k、b各項的物理意義。二.實驗題(共23小題)2.(2021春?海淀區(qū)期末)在做測量干電池的電動勢和內(nèi)阻實驗中,備有下列器材可以選用:A.干電池一節(jié)(電動勢約1.5V、內(nèi)阻約1~2Ω)B.直流電流表(量程為0~0.6A、0~3A,0.6A擋內(nèi)阻為0.10Ω,3A擋內(nèi)阻為0.02Ω)C.直流電壓表(量程為0~3V、0~15V,3V擋內(nèi)阻為5kΩ,15V擋內(nèi)阻為25kΩ)D.滑動變阻器E.開關(guān)F.導線若干(1)為了調(diào)節(jié)方便,測量精度更高,實驗中應選用電流表的量程為A,電壓表的量程為V.(2)在以下虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖.(3)根據(jù)實驗記錄畫出U﹣I圖象(如圖所示),可求出待測電池的電動勢E為V,內(nèi)阻r為Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(4)引起該實驗的系統(tǒng)誤差的主要原因是.A.由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流小B.由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流大C.由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓小D.由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓大3.(2021?海淀區(qū)二模)在測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,可選用的器材有:A.電壓表V:0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;B.電流表A1:0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω;C.電流表A2:0~3A,內(nèi)阻約0.01Ω;D.滑動變阻器R1:0~100Ω;E.滑動變阻器R2:0~15Ω;F.開關(guān)S和導線若干。(1)電流表應選用,滑動變阻器應選用(選填項目前的符號);(2)用所選器材按照圖1連接好電路后,將滑動變阻器滑片置于合適位置,閉合開關(guān)S,通過調(diào)整滑動變阻器,得到多組電流I和電壓U。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),繪制出如圖2所示的U﹣I圖像,由圖線可求出E=V,r=Ω(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字);(3)通過以上測量方法求得的結(jié)果會存在誤差,其中由電表引起的誤差不能通過多次測量取平均值的方法減小。下列說法中正確的是。A.由于電流表的分壓作用,使電動勢的測量值小于真實值B.由于電流表的分壓作用,使電動勢的測量值大于真實值C.由于電壓表的分流作用,使內(nèi)阻的測量值小于真實值D.由于電壓表的分流作用,使內(nèi)阻的測量值大于真實值4.(2020秋?通州區(qū)期末)關(guān)于“測電源的電動勢和內(nèi)阻”實驗,某研究性學習小組的同學用如圖1所示的電路,測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)電阻r。實驗室提供的器材如下:待測電池、電壓表、電阻箱(阻值范圍0~999.9Ω)、開關(guān)、導線。(1)請根據(jù)圖1所示的電路圖,在圖2中畫出連線,將器材連接成實驗電路。(2)開始做實驗時,先把變阻箱阻值調(diào)到最大,再接通開關(guān),然后逐次改變電阻箱接入電路的阻值R,讀取與R對應的電壓表的示數(shù)U,并將相應的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標點描繪在U?圖中。請將圖3、圖4中電阻箱和電壓表所示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標點描繪在圖5所示的坐標系中(用“+”表示),并畫出U?圖線。(3)由U?圖線可得該電池組的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Ω(均保留3位有效數(shù)字)。(4)若利用電流表、電壓表來測量一節(jié)新的干電池的電動勢和內(nèi)電阻,要求盡量減小實驗誤差,圖6中甲、乙兩種連接方案應該選擇哪一種,并說明理由:。5.(2020秋?西城區(qū)期末)用如圖1所示電路測一個充電寶在電量100%時的電動勢E和內(nèi)電阻r,測量數(shù)據(jù)如表:U/V4.974.924.914.904.86I/A0.911.181.451.551.90(1)在U﹣I圖中畫出五組實驗數(shù)據(jù)所對應的坐標點,請根據(jù)這些點做出U﹣I圖線,并由圖線求出:E=V,r=Ω。(結(jié)果保留兩位小數(shù))(2)某位同學在做實驗過程中,當滑動變阻器滑片在某一位置時,電壓表讀數(shù)為U1,電流表讀數(shù)為I1;當把滑片移動到另一位置時,電壓表和電流表讀數(shù)分別為U2和I2。由此兩組數(shù)據(jù)可得充電寶的電動勢為E=。(3)第(1)題中用圖象處理多組測量數(shù)據(jù)求得結(jié)果的方案甲,與第(2)題中用兩組數(shù)據(jù)代入方程求得結(jié)果的方案乙相比較,方案可以減小偶然誤差。6.(2020秋?順義區(qū)校級期末)現(xiàn)有一種特殊的電池,它的電動勢E為9V左右,內(nèi)阻r大約為40Ω。為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻,某同學利用如圖1所示的電路進行實驗,圖中電壓表的量程為6V,內(nèi)阻為20kΩ,R1為電阻箱,阻值范圍0~999Ω,R0為定值電阻。(1)實驗室備有以下四種規(guī)格的定值電阻A.100ΩB.1000ΩC.2000ΩD.20000Ω為使實驗能順利進行,R0應選(填字母序號)。(2)該同學接入符合要求的R0后,閉合開關(guān)S,調(diào)整電阻箱的阻值,讀取電壓表的示數(shù),記錄多組數(shù)據(jù),作出了如圖2所示的圖線。根據(jù)圖線可求得該電池電動勢E為V,內(nèi)阻r為Ω。7.利用電流表(內(nèi)阻約為0.1Ω)和電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻(約為幾歐),要求盡量減小實驗誤差。(1)應該選擇的實驗電路是(填寫“甲”或“乙”)。(2)處理實驗中的數(shù)據(jù)得到如圖丙所畫圖線,由此可得出干電池的內(nèi)阻r=Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)本實驗存在系統(tǒng)誤差,經(jīng)分析可知所測干電池的電動勢比真實值(填寫“偏大”或“偏小”)。(4)為了較準確地測量電動勢,有人設計了如圖丁所示測量電路,E0是穩(wěn)壓電源,AB是一根均勻的電阻絲,其電阻和長度成正比,Es是標準電池(電動勢Es已知),Ex是待測電池(電動勢Ex未知)。現(xiàn)合上開關(guān)S后,將開關(guān)S1和S2合到Es一側(cè),保持滑動接頭處于D點不動,調(diào)整電阻R使電流計G中無電流。此后保持R不變,將開關(guān)S1和S2合向Ex一側(cè),這時移動滑動接頭的位置,直到電流計中也沒有電流為止。以X表示這時滑動接頭的位置,已測得AD段距離為LAD,AX段距離為LAX,則可求得待測電源電動勢Ex=。8.(2019秋?西城區(qū)校級期末)某同學想測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻(較?。瑢嶒炞郎嫌邢铝衅鞑模焊呻姵仉娏鞅恚?.6A,0.1Ω)電壓表(3V,3kΩ)滑動變阻器R1(最大阻值5Ω)滑動變阻器R2(最大阻值50Ω)開關(guān)導線若干(1)實驗中滑動變阻器應選用(填“R1”或“R2”),請在方框內(nèi)畫出他的實驗電路圖。(2)他將實驗中測得的數(shù)據(jù)描繪在坐標紙上,得到如圖所示的U﹣I圖象,由圖象可知這次實驗中電源電動勢的測量值為V,內(nèi)阻測量值為Ω。(3)某同學認為,如果考慮電表內(nèi)阻對電路的影響,該實驗存在誤差下,下列分析正確的是。A.電壓表測量值是準確的B.電流表測量值是準確的C.電動勢測量值大于真實值D.內(nèi)電阻測量值小于真實值9.(2019秋?昌平區(qū)期末)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,要求盡量減小實驗誤差。(1)如圖1所示,應該選擇的實驗電路圖是(選填(a)或(b))。(2)現(xiàn)有電流表(0~0.6A)、開關(guān)和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動變阻器(0~30Ω)D.滑動變阻器(0~500Ω)實驗時,電壓表應選用,滑動變阻器應選用。(3)某同學記錄的六組數(shù)據(jù)見下表,其中五組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在圖2中的坐標紙上,請標出第2組數(shù)據(jù)的對應點,并畫出U﹣I圖象。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.060.120.240.260.360.48(4)由圖象可得:該電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω.(小數(shù)點后保留2位數(shù)字)10.(2019秋?昌平區(qū)期末)(1)甲同學利用電流表、電壓表等實驗器材測量一節(jié)干電池A的電動勢EA和內(nèi)阻rA,實驗電路圖如圖1(甲)所示。①現(xiàn)有電流表(0~0.6A)、開關(guān)和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動變阻器(0~50Ω)D.滑動變阻器(0~~500Ω)為減小測量誤差,在實驗中,電壓表應選用;滑動變阻器應選用;(選填相應器材前的字母)。②實驗時改變滑動變阻器滑片的位置,并記錄對應的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出U﹣I圖線,如圖1(乙)所示。由圖象可得:電動勢EA=V,內(nèi)阻rA=Ω。(2)乙同學利用電流表、電阻箱等實驗器材測量一節(jié)干電池B的電動勢EB和內(nèi)阻rB,實驗電路圖如圖2(甲)所示。實驗時多次改變電阻箱的阻值R,記錄電流表的示數(shù)I,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出圖線,如圖2(乙)所示。由圖象可得:電動勢EB=V,內(nèi)阻rB=Ω。(3)若用阻值為3Ω的電阻先后與電池A和電池B連接,則兩個電池的輸出功率PA、PB中最接近電池最大輸出功率的是(選填“PA”或“PB”)。11.在“測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中,回答下列問題:(1)請根據(jù)圖1的三個實驗電路原理圖,分別寫出這三種測量方法所對應的電動勢E的表達式(用電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I、外電阻R、內(nèi)電阻r表示)。圖1甲:E=;圖1乙:E=;圖1丙:E=;(2)若想利用電流表和電壓表來完成實驗,要求盡量減小實驗誤差,在圖2甲和圖2丁中,應選擇圖2(選填“甲”或“丁”),因為,所以實驗誤差較小。12.(2019秋?海淀區(qū)校級期末)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻。要求盡量減小實驗誤差。(1)應該選擇的實驗電路是圖中的(選項“甲或‘乙”)。(2)現(xiàn)有開關(guān)和導線若干,以及以下器材:A.電流表A1:量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.125ΩB.電壓表V1:量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩC.電壓表V2:量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩD.滑動變阻器0~50ΩE.滑動變阻器0~500Ω實驗中電壓表應選用;滑動變阻器應選用;(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄下數(shù)據(jù),并畫出一圖線。根據(jù)圖中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Ω(4)甲電路中,產(chǎn)生誤差的主要原因是;(5)若采用甲電路圖,實驗過程中存在系統(tǒng)誤差。在圖所繪圖象中,虛線代表沒有誤差情況下,電壓表兩端電壓的真實值與通過電源電流真實值關(guān)系的圖象,實線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖象,則圖中能正確表示二者關(guān)系的是(選填選項下面的字母)。13.(2019秋?東城區(qū)期末)用如圖所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)電阻。所用的實驗器材為:待測電源(電動勢約3V,內(nèi)電阻約2Ω),電阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑動變阻器R,電流表G,電壓表V,開關(guān)S,導線若干。實驗主要步驟為:①將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到(選填“最大”或“最小”),閉合開關(guān);②逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I;③以U為縱坐標,I為橫坐標,作出U﹣I圖線;④求出U﹣I圖線斜率的絕對值k和在縱軸上的截距b;⑤待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的計算式分別為E=,r=(用題目中出現(xiàn)的量表示),代入數(shù)值可得E和r的測量值。14.(2019秋?朝陽區(qū)期末)現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻。可利用的器材有:電流表?;電壓表;阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R4、R5;開關(guān)S;一端連有金屬夾P的導線1,其它導線若干。某同學設計的測量電路如圖所示。(1)測量時,改變金屬夾P所夾的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路,記錄對應的電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I,數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖中的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整,并畫出U﹣I圖線。I/mA1931541107030U/V2.512.592.682.762.84(2)根據(jù)U﹣I圖線求出電源的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω.(內(nèi)阻保留2位有效數(shù)字)15.(2019秋?石景山區(qū)校級期末)用電流表和電壓表測定干電池的電動勢E和內(nèi)電阻r,所用的電路如圖,一位同學測得了實驗的U﹣I圖象。(1)根據(jù)U﹣I圖象,可得電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω。(2)這位同學對以上實驗進行了誤差分析。其中正確的是A.實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差,主要是由于電壓表的分流作用B.實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差,主要是由于電流表的分壓作用C.實驗測出的電動勢小于真實值D.實驗測出的內(nèi)阻大于真實值(3)同學們探究用不同方法測定干電池的電動勢和內(nèi)阻,提出的實驗方案中有如下四種器材組合。為使實驗結(jié)果盡可能準確,則最不可取的一組器材是A.一個安培表、一個伏特表和一個滑動變阻器B.一個伏特表和多個定值電阻C.一個安培表和一個電阻箱D.兩個安培表和一個滑動變阻器16.(2019秋?石景山區(qū)期末)某實驗小組為測量某一電源的電動勢和內(nèi)阻,設計的實驗電路如圖1所示,用到的器材有:待測電源E,保護電阻R0=1.0Ω,電阻箱R1(阻值范圍0~9999.9Ω),電壓表V(量程0~3V,內(nèi)阻等于3kΩ),開關(guān)S,導線若干。(1)實驗小組的同學連接好電路,閉合開關(guān)S,將電阻箱的阻值由零開始逐漸增大,記錄若干組電阻箱的阻值R1和對應的電壓表讀數(shù)U.將得到的數(shù)據(jù)在U﹣R1坐標系中描點連線,得到如圖2所示的曲線,其中虛線U=1.50V為曲線的漸近線,由此可知電源的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω。(2)若以為縱坐標,以為橫坐標,則根據(jù)本實驗數(shù)據(jù)作出的圖線為一條直線。(3)實驗小組的同學根據(jù)P=,描繪了R1消耗功率P隨電阻箱的阻值R1變化的曲線如圖3所示。請推測圖線的頂點坐標值約為R1=Ω,P=W,其理由是。(4)實驗小組的同學計算通過R1的電流I=,進一步描繪R1消耗功率P隨電流I的變化曲線。下列各示意圖4中正確反映P﹣I關(guān)系的是。17.(2019秋?海淀區(qū)期末)現(xiàn)有兩組同學要測定一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)阻r(已知E約為1.5V,r約為1Ω).(1)第一組采用圖1所示電路.①為了完成該實驗,選擇實驗器材時,在電路的a、b兩點間可接入的器件是.A.一個定值電阻B.電阻箱C.滑動變阻器②為了調(diào)節(jié)方便且測量精度更高,電流表和電壓表應選(選填選項前的字母).A.電流表(0~0.6A),電壓表(0~3V)B.電流表(0~0.6A),電壓表(0~15V)C.電流表(0~3A),電壓表(0~3V)D.電流表(0~3A),電壓表(0~15V)③經(jīng)過多次測量,他們記錄了多組電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U,并在圖2中畫出了U﹣I圖象.由圖象可以得出,此干電池的電動勢的測量值E=V(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻的測量值r=Ω(保留兩位有效數(shù)字).(2)第二組在沒有電壓表的情況下,設計了如圖3所示的電路,完成了對同一電池的測量.①改變電阻箱接入電路中的電阻值,記錄了多組電流表示數(shù)I和電阻箱示數(shù)R,通過研究圖象的信息,他們發(fā)現(xiàn)電動勢的測量值與第一組的結(jié)果非常接近,但是內(nèi)阻的測量值與第一組的結(jié)果有明顯偏差.將上述實驗重復進行了若干次,結(jié)果依然如此.關(guān)于第二組測量內(nèi)阻產(chǎn)生的偏差及其原因,下列分析中正確的是(選填選項前的字母).A.第二組內(nèi)阻的測量結(jié)果小于第一組的測量結(jié)果B.第二組內(nèi)阻的測量結(jié)果大于第一組的測量結(jié)果C.造成這個偏差的原因是實際電流表內(nèi)阻不能近似為零D.造成這個偏差的原因是實驗小組讀取電流表讀數(shù)時眼睛沒有正對表盤,使讀數(shù)有時候偏大,有時候偏?、诘诙M對實驗進行深入的理論研究,在是否可忽略電流表內(nèi)阻這兩種情況下,繪制兩類圖象.第一類圖象以電流表讀數(shù)I為橫坐標,將電流表和電阻箱讀數(shù)的乘積IR記為U作為縱坐標.第二類圖象以電阻箱讀數(shù)R為橫坐標,電流表讀數(shù)的倒數(shù)為縱坐標.圖4中實線代表電流表內(nèi)阻可忽略的情況,虛線代表電流表內(nèi)阻不可忽略的情況,這四幅圖中,能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是(選填選項前的字母).18.(2018秋?石景山區(qū)期末)某實驗小組設計如圖a所示的電路,測量電源電動勢E和一個定值電阻Rx.實驗室提供的器材有:待測電阻Rx(約25Ω),待測電源E(電動勢約3V,內(nèi)阻不計),電壓表V(量程0~3V~15V),電阻箱R(阻值范圍0~999.9Ω),電鍵S,導線若干。(1)請根據(jù)圖a所示的電路圖,在圖b中畫出連線,將器材連接成實驗電路。(2)某同學開始做實驗。先把變阻箱阻值調(diào)到最大,再閉合開關(guān)S,然后逐次改變電阻箱接入電路的阻值R,記下電阻箱的阻值R和相應電壓表的示數(shù)U;以R為縱坐標,為橫坐標,作出圖線如圖c所示。根據(jù)圖線得到電源電動勢的測量值E=,定值電阻的測量值Rx=。19.(2017秋?北京期末)用如圖1所示的電路測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。干電池的內(nèi)阻非常小,為防止調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值過小時由于電流過大而損壞器材,電路中用了一個保護電阻R0.除干電池、滑動變阻器、開關(guān)、導線外,可供使用的實驗器材還有:A.電流表(量程0.6A)B.電流表(量程3A)C.電壓表(量程3V)D.電壓表(量程15V)E.定值電阻(阻值3Ω、額定功率5W)F.定值電阻(阻值10Ω、額定功率10W)(1)為了調(diào)節(jié)方便,測量精度更高,實驗中應選用的電流表為,電壓表為,定值電阻應選用(填寫儀器前字母)。(2)某位同學記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在如圖2的坐標紙上,請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點,并畫出U﹣I圖線。序號123456電壓U(V)1.451.401.301.251.201.10電流I(A)0.060.120.240.270.360.48根據(jù)坐標紙中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Ω(3)實驗中,隨著滑動變阻器滑片的移動,干電池的輸出功率P會發(fā)生變化,下列各示意圖(如圖3)中正確反映P﹣R關(guān)系的是。20.(2018春?朝陽區(qū)校級期末)某實驗小組利用如圖甲所示的電路測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻?,F(xiàn)有實驗器材為:A.待測干電池(電動勢約為1.5V)B.電壓表(量程3V)C.電壓表(量程15V)D.電流表(量程0.6A)E.電流表(量程3A)F.滑動變阻器(阻值范圍0~10Ω)G.滑動變阻器(阻值范圍0~100Ω)H.開關(guān)、導線若干(1)實驗中,電壓表應選用,電流表應選用,滑動變阻器應選用。(選填器材前的字母)(2)如圖乙所示,他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出U﹣I圖象,其中U是電壓表的讀數(shù),I是電流表的讀數(shù)。由此可以得到,干電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)該實驗小組還制作了一個水果電池。他們先將一電壓表(量程3V、內(nèi)阻2000Ω)與水果電池的兩極相連,電壓表的讀數(shù)為0.70V;再將一數(shù)字電壓表(內(nèi)阻約為100MΩ)與水果電池的兩極相連,讀數(shù)為0.91V.由以上數(shù)據(jù),可估算出該水果電池的內(nèi)電阻r=Ω。21.(2017秋?朝陽區(qū)期末)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻,電路如圖1所示。要求盡量減小實驗誤差。(1)現(xiàn)有電流表(0~0.6A)、開關(guān)和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動變阻器(0~20Ω)D.滑動變阻器(0~500Ω),實驗中電壓表應選用;滑動變阻器應選用;(選填相應器材前的字母)(2)某位同學記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在坐標紙上,請在坐標紙上標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點,并畫出U﹣I圖線。序號123456電壓U(V)1.451.401.301.251.201.10電流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480(3)根據(jù)(2)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Ω。(4)實驗中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)U以及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化。圖3的各示意圖中正確反映P﹣U關(guān)系的是。22.(2017秋?海淀區(qū)期末)某同學測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,現(xiàn)有待測電池、電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0,1Ω)、電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器(阻值0~10Ω,額定電流2A)、開關(guān)各一個、導線若干。為了防止實驗測量時數(shù)據(jù)過密(即要求電壓變化范圍相對大一些),另外還配有一個定值電阻R0(阻值為1Ω、額定功率為5W)。(1)請按照圖甲設計的電路圖用筆畫線將圖乙實物電路圖補充完整。(2)該同學按照要求連接好電路并進行實驗,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖丙所示的U﹣I圖象,則電源的電動勢E=V,電源內(nèi)阻r=Ω。(3)在上述實驗過程中存在系統(tǒng)誤差。在圖丁所繪圖象中,虛線代表沒有誤差情況下,電壓表兩端電壓的真實值與通過電源電流真實值關(guān)系的圖象,實線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖象,則圖中能正確表示二者關(guān)系的是(選填選項下面的字母)。23.(2017春?海淀區(qū)校級期末)某中學生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池,他們測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r,并探究電極間距對E和r的影響。實驗器材如圖1所示。(1)測量E和r的實驗方案為:調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I,依據(jù)公式,利用測量數(shù)據(jù)作出UI圖象,得出E和r。(2)電壓表的內(nèi)阻很大,所以本實驗要求避免電流表分壓作用對測量結(jié)果的影響,請在圖中用筆畫線代替導線完成連接電路。(3)實驗中依次減小銅片與鋅片的間距,分別得到相應果汁電池的U﹣I圖象如圖2中a、b、c、d所示,由此可知:在該實驗中,隨電極間距的減小,電源電動勢(填“增大”“減小”或“不變”),電源內(nèi)阻(填“增大”“減小”或“不變”)。曲線c對應的電源電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω,(均保留三位有效數(shù)字)(4)由于系統(tǒng)誤差的存在,本實驗測得的電動勢真實值(填“大于”或“小于”)24.某物理興趣小組的同學要測量一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)電阻r。實驗室提供如下器材:待測干電池電流表A1:量程0~0.6A,內(nèi)阻r1約為0.125Ω電流表A2:量程0~300μA,內(nèi)阻r2為1000Ω滑動變阻器R:阻值范圍0~20Ω,額定電流2A電阻箱R′:阻值范圍0~9999Ω,額定電流1A開關(guān)S、導線若干小組中不同的同學選用了不同的器材和實驗方案:(1)甲同學選用電流表A1、電流表A2和滑動變阻器R、電阻箱R′等來測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻,電路如圖1所示。①他將電流表A2與電阻箱R′串聯(lián),使其改裝成一個量程為3.0V的電壓表,此時電阻箱R′的阻值應調(diào)到Ω;②在記錄數(shù)據(jù)時,他沒有記錄第三組的電壓值,請你根據(jù)圖2電流表A2的表盤示數(shù)寫出對應的電壓值U=V;③請你根據(jù)他記錄的數(shù)據(jù),在圖3的直角坐標系上畫出U﹣I圖象;并由圖象得到電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Ω。測量次數(shù)123456電流表A1讀數(shù)I/A0.120.200.360.380.500.57改裝電壓表U讀數(shù)U/V1.371.321.141.101.05(2)乙同學選用電流表A2、電阻箱R′、開關(guān)和導線測量干電池的電動勢和內(nèi)阻,電路如圖4所示。實驗中他先將電阻箱R′阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān)S;多次調(diào)節(jié)電阻箱,分別記下電流表的示數(shù)I和電阻箱對應的阻值R′;以為縱坐標,以(R′+r2)為橫坐標,作﹣(R′+r2)圖線,如圖5所示,并根據(jù)圖象求出圖線的斜率k和在縱軸上的截距b。請用斜率k和截距b,寫出電動勢E=,內(nèi)電阻r=。(3)請你對兩位同學的實驗作出評價。三.計算題(共1小題)25.(2019秋?通州區(qū)期末)某組同學利用如圖1所示的實驗電路要測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻,要求盡量減小實驗誤差。供選擇的器材有:電流表A1(0~0.6A)、電壓表V1(0~3V,內(nèi)阻約15kΩ)、電阻箱R(0~999.9Ω)、開關(guān)一個,導線若干。(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)這組同學記錄了6組數(shù)據(jù),對應的點已經(jīng)標在圖2坐標紙上。請在坐標紙上畫出U﹣I圖線,并根據(jù)所畫圖線,得出干電池的電動勢E值和內(nèi)電阻r值;(2)當U=1.36V時,計算電源的輸出功率P的大小;(3)用一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源,向電阻箱R供電。請推導電源輸出功率最大時需滿足的條件。四.解答題(共1小題)26.某科技小組的同學通過查找資料動手制作了一個電池.(1)甲同學選用圖1所示的電路圖測量該電池的電動勢和內(nèi)阻.在他測量與計算無誤的情況下,他所得到的電源電動勢E的測量值比真實值偏?。瓻的測量值比真實值偏小的原因可能是(選填選項前的字母)造成的.A.電壓表的分流B.電流表的分壓(2)乙同學選用圖2所示的電路圖測量該電池的電動勢和內(nèi)阻,其中定值電阻的阻值為R0,根據(jù)實驗電路圖連接好電路閉合開關(guān),逐次改變電阻箱接入電路中電阻的阻值R,讀出與R對應的電壓表的示數(shù)U,并作記錄.根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)繪出如圖3所示的﹣圖象,若已知圖線的斜率為k,縱軸截距為b,則這個實驗中所測電池電動勢的測量值E=,內(nèi)阻的測量值r=.
2017-2021北京高二物理期末匯編:測電源電動勢和內(nèi)阻參考答案與試題解析一.填空題(共1小題)1.(2020春?海淀區(qū)校級期末)如圖所示電路中,AB、CD、EF為同種材料、相同規(guī)格的均勻電阻絲,每厘米電阻為λ=1Ω/cm,AB、CD長度為L=20cm,EF長度為L0=10cm,AC、BD間導線電阻不計。EF與AB、CD接觸良好。圖中電壓表為理想電壓表(可視為內(nèi)阻無限大,如圖狀態(tài)時AE、CF中沒有電流不分壓)。電池的電動勢E和內(nèi)阻r都不變。(1)某同學進行了如下操作:當EF處于最左端時,電壓表的讀數(shù)為U1=5.0V,EF位于最右端時,電壓表的讀數(shù)變?yōu)閁2=15.0V,求電源電動勢與內(nèi)阻;(2)另一個同學認為前面同學的測量太粗糙,認為可以不斷改變BE、DF長度x并讀出相應電壓表讀數(shù)來做某種圖象求電動勢E和內(nèi)阻r。a.試用E、r、L0、x、λ表示BE=DF=x時,電壓表讀數(shù)U;b.根據(jù)這個表達式給出的U~x關(guān)系,該同學做出了一條y=kx+b形式的圖象,試說明該表達式中y、k、b各項的物理意義?!痉治觥浚?)當EF處于最左端、EF位于最右端時,根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程求解;(2)a、當BE=DF=x時,電壓表讀數(shù)U,根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電壓表的示數(shù);b、根據(jù)U=變形、對比y=kx+b進行分析?!窘獯稹拷猓海?)當EF處于最左端時,電壓表的讀數(shù)為U1=5.0V,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:U1=EF位于最右端時,電壓表的讀數(shù)變?yōu)閁2=15.0V,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:U2=解得:E=30V,r=10Ω;(2)a、當BE=DF=x時,電壓表讀數(shù)U,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:U=b、根據(jù)U=變形可得:=?x+對比y=kx+b可得:y=,k=,b=。答:(1)電源電動勢為30V與,內(nèi)阻為10Ω;(2)a、電壓表讀數(shù)U=;b.該表達式中y、k、b各項分別表示y=,k=,b=?!军c評】本題主要是考查閉合電路歐姆定律,本題因為未知量較多,故應由閉合電路的歐姆定律列出各種情況下的方程,聯(lián)立求解即可;注意電壓表為理想電壓表,當EF在最右端時,AB和CD在電路中相對于導線。二.實驗題(共23小題)2.(2021春?海淀區(qū)期末)在做測量干電池的電動勢和內(nèi)阻實驗中,備有下列器材可以選用:A.干電池一節(jié)(電動勢約1.5V、內(nèi)阻約1~2Ω)B.直流電流表(量程為0~0.6A、0~3A,0.6A擋內(nèi)阻為0.10Ω,3A擋內(nèi)阻為0.02Ω)C.直流電壓表(量程為0~3V、0~15V,3V擋內(nèi)阻為5kΩ,15V擋內(nèi)阻為25kΩ)D.滑動變阻器E.開關(guān)F.導線若干(1)為了調(diào)節(jié)方便,測量精度更高,實驗中應選用電流表的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V.(2)在以下虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖.(3)根據(jù)實驗記錄畫出U﹣I圖象(如圖所示),可求出待測電池的電動勢E為1.5V,內(nèi)阻r為0.90Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(4)引起該實驗的系統(tǒng)誤差的主要原因是AC.A.由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流小B.由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流大C.由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓小D.由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓大【分析】(1)根據(jù)干電池電動勢選擇電壓表,根據(jù)電路最大電流選擇電流表。(2)根據(jù)實驗原理作出實驗電路圖。(3)根據(jù)實驗電路圖應用閉合電路的歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達式,然后根據(jù)圖示圖象求出電池電動勢與內(nèi)阻。(4)根據(jù)實驗電路圖分析實驗誤差?!窘獯稹拷猓海?)一節(jié)干電池的電動勢約為1.5V,電壓表應選擇0~3V量程;電池內(nèi)阻約1~2Ω,考慮到電表內(nèi)阻,電路最大電流約為零點幾安培,電流表應選擇0~0.6A量程。(2)應用伏安法測電池電動勢與內(nèi)阻實驗,電流表測干路電流,電壓表測路端電壓,由于電流表內(nèi)阻已知,相對于電池電流表應選擇內(nèi)接法,實驗電路圖如圖所示(3)根據(jù)圖示電路圖應用閉合電路的歐姆定律得:U=E﹣I(r+RA)由圖示U﹣I圖象可知,電池電動勢E=1.5V,圖象斜率的絕對值k=r+RA=Ω=1.0Ω,解得,電池內(nèi)阻r=0.90Ω(4)AB、由圖示電路圖可知,由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流小,故A正確,B錯誤;CD、由圖示電路圖可知,電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓,由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓小,故C正確,D錯誤。故選:AC。故答案為:(1)0~0.6;0~3;(2)實驗電路圖如圖所示;(3)1.5;0.90;(4)AC?!军c評】本題考查了測量干電池的電動勢和內(nèi)阻實驗,理解實驗原理是解題的前提與關(guān)鍵,要掌握實驗器材的選擇原則;應用閉合電路的歐姆定律即可解題。3.在測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,可選用的器材有:A.電壓表V:0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;B.電流表A1:0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω;C.電流表A2:0~3A,內(nèi)阻約0.01Ω;D.滑動變阻器R1:0~100Ω;E.滑動變阻器R2:0~15Ω;F.開關(guān)S和導線若干。(1)電流表應選用,滑動變阻器應選用E(選填項目前的符號);(2)用所選器材按照圖1連接好電路后,將滑動變阻器滑片置于合適位置,閉合開關(guān)S,通過調(diào)整滑動變阻器,得到多組電流I和電壓U。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),繪制出如圖2所示的U﹣I圖像,由圖線可求出E=1.49V,r=0.743Ω(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字);(3)通過以上測量方法求得的結(jié)果會存在誤差,其中由電表引起的誤差不能通過多次測量取平均值的方法減小。下列說法中正確的是C。A.由于電流表的分壓作用,使電動勢的測量值小于真實值B.由于電流表的分壓作用,使電動勢的測量值大于真實值C.由于電壓表的分流作用,使內(nèi)阻的測量值小于真實值D.由于電壓表的分流作用,使內(nèi)阻的測量值大于真實值【分析】(1)一節(jié)干電池電動勢為1.5V左右,根據(jù)歐姆定律,電流不超過0.6A,根據(jù)表的讀數(shù)原則,可選電流表;為方便操作選擇最大阻值最小的滑動變阻器;(2)描點畫圖,根據(jù)圖線的縱截距和斜率求電源的電動勢和內(nèi)阻;(3)根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和電表的內(nèi)分析誤差的原因和大小?!窘獯稹拷猓海?)由于是一節(jié)干電池的電源,所以電路中的電流較小,為了準確和安全起見,電流表選0.6A量程的B,為操作方便滑動變阻器選最大阻值較小的E即可;(2)由題目所給電源的U﹣I圖象和路端電壓U=E﹣Ir,所以圖象的縱截距b=E=1.49V,圖象的斜率絕對值等于內(nèi)阻|k|=r==0.743Ω;(3)圖1電路主要是電壓的分流引起的誤差,且電壓越大時,分流越大,實際的U﹣I圖象比測量的U﹣I圖象更陡,所以內(nèi)阻的測量值小于真實值,這樣看,ABD錯誤,C正確。故選:C故答案為:(1)B、E;(2)1.49(1.48~1.50均正確)、0.743(0.750~0.790均正確);(3)C【點評】本題考查用伏安法測電源的電動勢和內(nèi)阻實驗的器材選擇、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等,關(guān)鍵要抓住基本原理,結(jié)合實際情況進行估算、分析、推理等。4.(2020秋?通州區(qū)期末)關(guān)于“測電源的電動勢和內(nèi)阻”實驗,某研究性學習小組的同學用如圖1所示的電路,測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)電阻r。實驗室提供的器材如下:待測電池、電壓表、電阻箱(阻值范圍0~999.9Ω)、開關(guān)、導線。(1)請根據(jù)圖1所示的電路圖,在圖2中畫出連線,將器材連接成實驗電路。(2)開始做實驗時,先把變阻箱阻值調(diào)到最大,再接通開關(guān),然后逐次改變電阻箱接入電路的阻值R,讀取與R對應的電壓表的示數(shù)U,并將相應的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標點描繪在U?圖中。請將圖3、圖4中電阻箱和電壓表所示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標點描繪在圖5所示的坐標系中(用“+”表示),并畫出U?圖線。(3)由U?圖線可得該電池組的電動勢E=2.92V,內(nèi)電阻r=1.32Ω(均保留3位有效數(shù)字)。(4)若利用電流表、電壓表來測量一節(jié)新的干電池的電動勢和內(nèi)電阻,要求盡量減小實驗誤差,圖6中甲、乙兩種連接方案應該選擇哪一種,并說明理由:圖甲,因為甲圖中電流表的分壓很小?!痉治觥浚?)根據(jù)原理圖可得出對應的實物圖;(2)根據(jù)描出的點即可以得出對應的圖象;(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律進行分析,由圖象可求得電源的電動勢和內(nèi)電阻;(4)兩圖的區(qū)別在于電流表的外接和內(nèi)接差別,結(jié)合新電池內(nèi)阻小的特點選電流表的外接法(相對于電源內(nèi)阻)。【解答】解:(1)根據(jù)電路圖連線,注意順著電流或逆著電流方向連接,不能交叉,如圖所示。(2)根據(jù)電路歐姆定律可得:U=E﹣Ir,則有U=E﹣。由表達式可以看出,﹣是線性關(guān)系,圖線是一條直線,由于圖2中已經(jīng)描出了一些點,所以把盡可能多的點放在一條直線即可,如圖所示;(3)結(jié)合表達式和圖象的斜率及截距可得:電源的內(nèi)阻r=|k|==1.32Ω,E=2.92V。(4)因為電流表內(nèi)阻與一節(jié)干電池的內(nèi)阻相差不多,采用圖乙方案時電流表的分壓與內(nèi)阻上的電壓差不多,內(nèi)阻的測量有較大的誤差,而圖乙中電流表的分壓相對外電阻而言又很小,故采用圖甲方案。故答案為:(1)如圖所示;(2)如圖所示;(3)2.92(2.80~3.10均正確)、1.32(1.30~1.50均正確);(4)圖甲,圖甲中電流表的分壓很小【點評】本題考查了實驗電路選擇、實驗器材選擇、作圖象、求電源電動勢與內(nèi)阻等問題,要知道實驗原理,要掌握應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法;電源的U﹣I圖象與縱軸交點坐標值是電源電動勢圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻.5.(2020秋?西城區(qū)期末)用如圖1所示電路測一個充電寶在電量100%時的電動勢E和內(nèi)電阻r,測量數(shù)據(jù)如表:U/V4.974.924.914.904.86I/A0.911.181.451.551.90(1)在U﹣I圖中畫出五組實驗數(shù)據(jù)所對應的坐標點,請根據(jù)這些點做出U﹣I圖線,并由圖線求出:E=4.98V,r=0.07Ω。(結(jié)果保留兩位小數(shù))(2)某位同學在做實驗過程中,當滑動變阻器滑片在某一位置時,電壓表讀數(shù)為U1,電流表讀數(shù)為I1;當把滑片移動到另一位置時,電壓表和電流表讀數(shù)分別為U2和I2。由此兩組數(shù)據(jù)可得充電寶的電動勢為E=。(3)第(1)題中用圖象處理多組測量數(shù)據(jù)求得結(jié)果的方案甲,與第(2)題中用兩組數(shù)據(jù)代入方程求得結(jié)果的方案乙相比較,方案甲可以減小偶然誤差?!痉治觥浚?)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)應用描點法作出圖象,根據(jù)圖示圖象求出充電寶的電動勢與內(nèi)阻。(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)應用閉合電路的歐姆定律求出充電寶的電動勢。(3)應用圖象法出來實驗數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差。【解答】解:(1)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應點,讓盡可能多的點過直線,不能過直線的點對稱分布在直線兩側(cè),根據(jù)坐標系內(nèi)描出的點作出圖象如圖所示;由圖1所示電路圖,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,路端電壓U=E﹣Ir由圖示電源U﹣I圖象可知,充電寶電動勢E≈4.98V,充電寶內(nèi)阻r=Ω=0.07Ω(2)由閉合電路的歐姆定律得:E=U1+I1r,E=U2+I2r,解得:E=(3)應用圖象法出來實驗數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差,方案甲可以減小偶然誤差。故答案為:(1)U﹣I圖線如圖所示;4.98;0.07;(2);(3)甲。【點評】本題考查了實驗數(shù)據(jù)處理問題,應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差,應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是常用的實驗數(shù)據(jù)處理方法,要掌握應用描點法作圖的方法。6.(2020秋?順義區(qū)校級期末)現(xiàn)有一種特殊的電池,它的電動勢E為9V左右,內(nèi)阻r大約為40Ω。為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻,某同學利用如圖1所示的電路進行實驗,圖中電壓表的量程為6V,內(nèi)阻為20kΩ,R1為電阻箱,阻值范圍0~999Ω,R0為定值電阻。(1)實驗室備有以下四種規(guī)格的定值電阻A.100ΩB.1000ΩC.2000ΩD.20000Ω為使實驗能順利進行,R0應選D(填字母序號)。(2)該同學接入符合要求的R0后,閉合開關(guān)S,調(diào)整電阻箱的阻值,讀取電壓表的示數(shù),記錄多組數(shù)據(jù),作出了如圖2所示的圖線。根據(jù)圖線可求得該電池電動勢E為10V,內(nèi)阻r為41.7Ω?!痉治觥浚?)根據(jù)電源電動勢確定電壓表量程,然后根據(jù)已知電壓表量程選擇定值電阻阻值.(2)根據(jù)圖1所示電路圖應用閉合電路的歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達式,然后根據(jù)圖示圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻?!窘獯稹拷猓海?)電源電動勢約為9V,而電壓表量程只有6V,與電壓表串聯(lián)的定值電阻分壓至少為3V,分壓電阻阻值至少為電壓表內(nèi)阻的一半,電壓表內(nèi)阻為20kΩ,則定值電阻阻值至少為10kΩ,則定值電阻R0應選D;(2)定值電阻阻值與電壓表內(nèi)阻相等,則電壓表與定值電阻串聯(lián)電壓是電壓表示數(shù)的兩倍,由圖1所示電路圖,根據(jù)閉合電路的歐姆定律得:E=U外+Ir=2U+r,整理得:=?+由圖2所示﹣圖象可知,圖象縱軸截距b==0.2V﹣1,圖象的斜率k===A﹣1≈8.33A﹣1,電源電動勢E=10V,r≈41.7Ω;故答案為:(1)D;(2)10;41.7?!军c評】本題考查了實驗器材的選擇、求電源電動勢與內(nèi)阻,本題關(guān)鍵在于能由圖象知識(斜率與截距的意義)結(jié)合閉合電路歐姆定律求解,求出圖象的函數(shù)表達式,根據(jù)圖示圖象即可解題。7.利用電流表(內(nèi)阻約為0.1Ω)和電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻(約為幾歐),要求盡量減小實驗誤差。(1)應該選擇的實驗電路是甲(填寫“甲”或“乙”)。(2)處理實驗中的數(shù)據(jù)得到如圖丙所畫圖線,由此可得出干電池的內(nèi)阻r=2.5Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)本實驗存在系統(tǒng)誤差,經(jīng)分析可知所測干電池的電動勢比真實值偏?。ㄌ顚憽捌蟆被颉捌 保?。(4)為了較準確地測量電動勢,有人設計了如圖丁所示測量電路,E0是穩(wěn)壓電源,AB是一根均勻的電阻絲,其電阻和長度成正比,Es是標準電池(電動勢Es已知),Ex是待測電池(電動勢Ex未知)?,F(xiàn)合上開關(guān)S后,將開關(guān)S1和S2合到Es一側(cè),保持滑動接頭處于D點不動,調(diào)整電阻R使電流計G中無電流。此后保持R不變,將開關(guān)S1和S2合向Ex一側(cè),這時移動滑動接頭的位置,直到電流計中也沒有電流為止。以X表示這時滑動接頭的位置,已測得AD段距離為LAD,AX段距離為LAX,則可求得待測電源電動勢Ex=Es?!痉治觥浚?)干電池內(nèi)阻很小,從減小實驗誤差的角度選擇實驗電路圖。(2)根據(jù)圖示電路圖應用閉合電路的歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達式,根據(jù)圖示圖象求出電源內(nèi)阻。(3)根據(jù)圖示電路圖與實驗誤差來源分析實驗誤差。(4)根據(jù)圖示電路圖與實驗步驟應用歐姆定律求出電源電動勢?!窘獯稹拷猓海?)如果選擇圖乙所示電路圖,電源內(nèi)阻的測量值等于電源內(nèi)阻真實值與電流表內(nèi)阻之和,由于電流表內(nèi)阻很小,采用圖乙所示電路圖時電源內(nèi)阻測量誤差較大,為減小實驗誤差,應選擇圖甲所示電路圖。(2)根據(jù)圖甲所示電路圖,由閉合電路的歐姆定律可知,路端電壓U=E﹣Ir,由圖丙所示U﹣I圖象可知,電源內(nèi)阻r=Ω=2.5Ω。(3)由圖甲所示電路圖可知,由于電壓表的分流作用,電流測量值小于真實值,當外電路短路時,短路電流測量值等于真實值,電源的U﹣I測量圖象與理論圖象如圖所示由圖示圖象可知,干電池電動勢的測量值小于真實值。(4)保持滑動接頭處于D點不動,電阻絲AB中的電流保持不變,電流計G中沒有電流,電源電動勢與金屬絲并聯(lián)部分電壓相等,設金屬絲中的電流為I,金屬絲單位長度電阻為R,由并聯(lián)電路特點與歐姆定律得:ILADR=Es,ILAXR=Ex,解得待測電源電動勢Ex=Es;故答案為:(1)甲;(2)2.5;(3)偏?。唬?)Es?!军c評】本題考查了測電源電動勢與內(nèi)阻實驗,近幾年的物理實驗的考查已不再局限于基本問題的考查,而是更多的進行一些設計性實驗的考查,在解決問題時應注意理解實驗中的原理,再結(jié)合學過的實驗內(nèi)容進行分析解答;此類問題對學生要求較高,應注意訓練.8.(2019秋?西城區(qū)校級期末)某同學想測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻(較?。?,實驗桌上有下列器材:干電池電流表(0.6A,0.1Ω)電壓表(3V,3kΩ)滑動變阻器R1(最大阻值5Ω)滑動變阻器R2(最大阻值50Ω)開關(guān)導線若干(1)實驗中滑動變阻器應選用R1(填“R1”或“R2”),請在方框內(nèi)畫出他的實驗電路圖。(2)他將實驗中測得的數(shù)據(jù)描繪在坐標紙上,得到如圖所示的U﹣I圖象,由圖象可知這次實驗中電源電動勢的測量值為1.5V,內(nèi)阻測量值為1.0Ω。(3)某同學認為,如果考慮電表內(nèi)阻對電路的影響,該實驗存在誤差下,下列分析正確的是AD。A.電壓表測量值是準確的B.電流表測量值是準確的C.電動勢測量值大于真實值D.內(nèi)電阻測量值小于真實值【分析】(1)干電池內(nèi)阻小,方便調(diào)節(jié)電路選擇小量程滑動變阻器;電源內(nèi)阻小,采用電流表外接法;(2)U﹣I圖可知,縱坐標的截距為電源電動勢,斜率的大小為內(nèi)電阻;(3)根據(jù)電路圖可知電壓表測量的為真實的路端電壓,然后根據(jù)電壓表分流來進行誤差分析?!窘獯稹拷猓海?)因為干電池的內(nèi)阻較小,所以選擇電阻較小的滑動變阻器R1,方便調(diào)節(jié)電路;沒有特殊要求,則滑動變阻器采用限流式解法,由于電源電阻較小,采用電流表外接法,實驗電路如圖所示:(2)路端電壓:U=E﹣Ir則根據(jù)U﹣I圖可知,縱坐標的截距為電源電動勢,E=1.5V,斜率的大小為內(nèi)電阻,r==Ω=1.0Ω(3)AB、根據(jù)電路圖可知電壓表測量的為真實的路端電壓,由于電壓表的分流,所以電流表的測量值比真實值偏小,故A正確,B錯誤;CD、通過電壓表的電流為IV,真實的閉合電路歐姆定律為:E=U+(I+IV)r,可知電源電動勢測量值偏小,結(jié)合圖象可知內(nèi)阻的測量值也偏小,故C錯誤,D正確。故選:AD。答:(1)R1,見解析;(2)1.5,1.0;(3)AD?!军c評】本題考查了選擇實驗器材、設計并連接實物電路圖、電路的誤差分析;電源的U﹣I圖象與縱軸的交點坐標值是電源的電動勢,圖象斜率是電源內(nèi)阻。9.(2019秋?昌平區(qū)期末)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,要求盡量減小實驗誤差。(1)如圖1所示,應該選擇的實驗電路圖是a(選填(a)或(b))。(2)現(xiàn)有電流表(0~0.6A)、開關(guān)和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動變阻器(0~30Ω)D.滑動變阻器(0~500Ω)實驗時,電壓表應選用,滑動變阻器應選用C。(3)某同學記錄的六組數(shù)據(jù)見下表,其中五組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在圖2中的坐標紙上,請標出第2組數(shù)據(jù)的對應點,并畫出U﹣I圖象。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.060.120.240.260.360.48(4)由圖象可得:該電池的電動勢E=1.50V,內(nèi)阻r=0.84Ω.(小數(shù)點后保留2位數(shù)字)【分析】(1)干電池內(nèi)阻較小,所以采用a,采用b求出的內(nèi)阻會受電流表內(nèi)阻影響;(2)干電池的電動勢較小,所以電壓表選小量程就好,滑動變阻器選小量程方便操作;(3)根據(jù)數(shù)據(jù)可以在圖象上描點和用平滑直線連接;(4)找出圖象斜率和截距代表的物理含義就可以求出電動勢和內(nèi)阻?!窘獯稹拷猓海?)干電池內(nèi)阻較小,和電流表的內(nèi)阻差不多。測量電源電動勢和內(nèi)電阻時,實驗原理是U=E﹣Ir,若采用電流表外接法U=E﹣I(r+RA),測出的電動勢是準確的,而電源的內(nèi)阻測量值為r′=r+RA,由于電流表內(nèi)阻跟電源內(nèi)阻差不多,導致誤差較大;對于a圖,采取安培表內(nèi)接法,實驗的誤差主要是由電壓表分流所致,由于電壓表內(nèi)阻遠遠地大于滑動變阻器和電流表內(nèi)阻,電壓表的分流作用可以忽略;所以應選題a所示電路圖。(2)一節(jié)干電池電動勢約為1.5V,則電壓表應選B,為方便實驗操作,滑動變阻器應選C;(3)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應點,然后作出電源的U﹣I圖象如圖所示:(4)由U﹣圖象可知,圖象與縱軸交點坐標值是1.5,則電源電動勢:E=1.50V,圖線的斜率表示電源的內(nèi)阻:r==Ω=0.84Ω。故答案為:(1)a;(2)B,C;(3)如圖2所示;(4)1.50,0.84?!军c評】本題考查了測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗。本題關(guān)鍵明確實驗原理,會用圖想法處理實驗數(shù)據(jù),能結(jié)合圖象求電源電動勢及內(nèi)阻。10.(2019秋?昌平區(qū)期末)(1)甲同學利用電流表、電壓表等實驗器材測量一節(jié)干電池A的電動勢EA和內(nèi)阻rA,實驗電路圖如圖1(甲)所示。①現(xiàn)有電流表(0~0.6A)、開關(guān)和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動變阻器(0~50Ω)D.滑動變阻器(0~~500Ω)為減小測量誤差,在實驗中,電壓表應選用;滑動變阻器應選用C;(選填相應器材前的字母)。②實驗時改變滑動變阻器滑片的位置,并記錄對應的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出U﹣I圖線,如圖1(乙)所示。由圖象可得:電動勢EA=1.5V,內(nèi)阻rA=0.83Ω。(2)乙同學利用電流表、電阻箱等實驗器材測量一節(jié)干電池B的電動勢EB和內(nèi)阻rB,實驗電路圖如圖2(甲)所示。實驗時多次改變電阻箱的阻值R,記錄電流表的示數(shù)I,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出圖線,如圖2(乙)所示。由圖象可得:電動勢EB=1.5V,內(nèi)阻rB=3Ω。(3)若用阻值為3Ω的電阻先后與電池A和電池B連接,則兩個電池的輸出功率PA、PB中最接近電池最大輸出功率的是PB(選填“PA”或“PB”)。【分析】(1)①根據(jù)電源電動勢選擇電壓表,為方便實驗操作應選擇最大阻值較小的滑動變阻器;②電源U﹣I圖象與縱軸交點坐標值等于電源電動勢,圖象斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻。(2)根據(jù)圖示電路圖應用閉合電路歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達式,然后根據(jù)圖示圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻。(3)外電阻等于內(nèi)阻時電源輸出功率最大,根據(jù)題意分析答題。【解答】解:(1)①一節(jié)干電池的電動勢約為1.5V,電壓表選擇B;為方便實驗操作,滑動變阻器應選擇C。②由圖1(乙)所示電源U﹣I圖象可知,電源電動勢:EA=1.5V,電源內(nèi)阻:rA=Ω≈0.83Ω。(2)由圖2(甲)所示電路圖可知,電源電動勢:EB=I(r+R),整理得:=R+,由圖2(乙)所示﹣R圖象可知,斜率:k==V﹣1,電源電動勢:EB=1.5V,縱軸截距:b==2.0A﹣1,解得,電源內(nèi)阻:rB=3Ω;(3)外電阻等于電源內(nèi)阻時電源輸出功率最大,外電阻與電源內(nèi)阻相差越小,電源輸出功率越大,兩電池內(nèi)阻分別為:rA=0.83Ω、rB=3Ω,兩電池分別與3Ω的電阻連接,外電阻與電池B的內(nèi)阻相等與電源內(nèi)阻相差小,兩個電池的輸出功率PA、PB中最接近電池最大輸出功率的是PB。故答案為:(1)①B;C;②1.5;0.83;(2)1.5;3;(3)PB?!军c評】本題考查了測電源電動勢與內(nèi)阻實驗,知道實驗原理是解題的前提,根據(jù)圖示電路圖求出圖線的函數(shù)表達式,根據(jù)圖示圖線可以求出電源電動勢與內(nèi)阻;要掌握實驗器材的選擇原則。11.在“測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中,回答下列問題:(1)請根據(jù)圖1的三個實驗電路原理圖,分別寫出這三種測量方法所對應的電動勢E的表達式(用電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I、外電阻R、內(nèi)電阻r表示)。圖1甲:E=U+Ir;圖1乙:E=I(R+r);圖1丙:E=U+r;(2)若想利用電流表和電壓表來完成實驗,要求盡量減小實驗誤差,在圖2甲和圖2丁中,應選擇圖2甲(選填“甲”或“丁”),因為電源內(nèi)阻較小,丁電路中的電流表分壓影響較大,所以實驗誤差較小。【分析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律分別寫出圖1三個電路圖中電動勢表達式;(2)分析圖甲和圖丁電路結(jié)構(gòu),根據(jù)實驗原理和引起實驗誤差原因分析比較做出判斷。【解答】解:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知圖甲電動勢E的表達式為:E=U+Ir圖乙電動勢E的表達式為:E=I(R+r)圖丙電動勢E的表達式為:E=U+r(2)利用電流表和電壓表來完成實驗時路端電壓與電流關(guān)系式為:U=E﹣Ir測量電源電動勢和內(nèi)阻時,需要測出多組對應的路端電壓U和干路電流I,電壓表和電流表內(nèi)阻影響會造成實驗誤差;電源內(nèi)阻較小,所以丁電路中的電流表分壓影響較大,因此應選擇甲電路。故答案為:(1)U+Ir、I(R+r)、U+r;(2)甲、電源內(nèi)阻較小,丁電路中的電流表分壓影響較大?!军c評】本題考查測量電源電動勢和內(nèi)阻,電學實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差一般都來自電壓表的分流和電流表的分壓,正確分析誤差是解答本題的關(guān)鍵,同時要結(jié)合數(shù)學知識理解圖象斜率和截距的含義。12.(2019秋?海淀區(qū)校級期末)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻。要求盡量減小實驗誤差。(1)應該選擇的實驗電路是圖中的甲(選項“甲或‘乙”)。(2)現(xiàn)有開關(guān)和導線若干,以及以下器材:A.電流表A1:量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.125ΩB.電壓表V1:量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩC.電壓表V2:量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩD.滑動變阻器0~50ΩE.滑動變阻器0~500Ω實驗中電壓表應選用;滑動變阻器應選用D;(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄下數(shù)據(jù),并畫出一圖線。根據(jù)圖中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=1.48V,內(nèi)電阻r=0.53Ω(4)甲電路中,產(chǎn)生誤差的主要原因是電壓表分流;(5)若采用甲電路圖,實驗過程中存在系統(tǒng)誤差。在圖所繪圖象中,虛線代表沒有誤差情況下,電壓表兩端電壓的真實值與通過電源電流真實值關(guān)系的圖象,實線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖象,則圖中能正確表示二者關(guān)系的是A(選填選項下面的字母)?!痉治觥浚?)當待測電源內(nèi)阻很小時,為減小實驗誤差,相對于電源應采用電流表外接法(相對于電壓表采用內(nèi)接法)。(2)根據(jù)電源電動勢選擇電壓表,為方便實驗操作應選擇最大阻值較小的滑動變阻器。(3)電源U﹣I圖象與縱軸交點坐標值是電源電動勢,圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻,根據(jù)圖示圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻。(4)根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)分析誤差原因。(5)明確實驗誤差原因,根據(jù)測量值和真實值之間的關(guān)系確定正確的圖象。【解答】解:(1)干電池內(nèi)阻較小,為減小實驗誤差,應選題甲所示電路圖;(2)一節(jié)干電池電動勢約為1.5V,則電壓表應選B,為方便實驗操作,滑動變阻器應選D;(3)由圖示電源U﹣I圖象可知,圖象與縱軸交點坐標值是1.48,則電源電動勢為:E=1.48V,電源內(nèi)阻為:r=Ω≈0.53Ω;(4)由圖甲所示電路圖可知,由于電壓表的分流作用,電流測量值小于流過電源的電流,電壓表分流是造成實驗誤差的原因;(5)由圖甲所示電路圖可知,相對電源來說電流表采用外接法,由于電壓表不是理想電表,故存在分流現(xiàn)象,導致電流表示數(shù)偏小;而當外電路短路時,真實圖象和測量圖象在橫軸上的交點相同,故A正確,BCD錯誤;故選A。故答案為:(1)甲;(2)B;D;(3)1.48;0.53;(4)電壓表分流;(5)A。【點評】本題考查了實驗電路選擇、實驗器材選擇、求電源電動勢與內(nèi)阻等問題,要知道實驗原理,要掌握應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法;電源的U﹣I圖象與縱軸交點坐標值是電源電動勢圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻。13.(2019秋?東城區(qū)期末)用如圖所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)電阻。所用的實驗器材為:待測電源(電動勢約3V,內(nèi)電阻約2Ω),電阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑動變阻器R,電流表G,電壓表V,開關(guān)S,導線若干。實驗主要步驟為:①將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大(選填“最大”或“最小”),閉合開關(guān);②逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I;③以U為縱坐標,I為橫坐標,作出U﹣I圖線;④求出U﹣I圖線斜率的絕對值k和在縱軸上的截距b;⑤待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的計算式分別為E=,r=k﹣R2(用題目中出現(xiàn)的量表示),代入數(shù)值可得E和r的測量值。【分析】①為保護電路,閉合開關(guān)前滑動變阻器阻值應置于阻值最大處。⑤電源U﹣I圖象與縱軸交點坐標值等于電源電動勢,圖象斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻,根據(jù)圖示電路圖求出電源電動勢與內(nèi)阻。【解答】解:①滑動變阻器采用限流接法,為保護電路,閉合開關(guān)前滑片要注意阻值最大處;⑤電源U﹣I圖象小于縱軸交點坐標值等于電源電動勢,因此電源電動勢:E=b;電源內(nèi)阻:r=k﹣R2;故答案為:①最大;⑤b;k﹣R2?!军c評】本題考查了實驗注意事項與實驗數(shù)據(jù)處理,分析清楚電路結(jié)構(gòu)是解題的前提;根據(jù)電路圖與實驗原理求出圖象的函數(shù)表達式是求出電源電動勢與內(nèi)阻的關(guān)鍵。14.(2019秋?朝陽區(qū)期末)現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻??衫玫钠鞑挠校弘娏鞅?;電壓表;阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R4、R5;開關(guān)S;一端連有金屬夾P的導線1,其它導線若干。某同學設計的測量電路如圖所示。(1)測量時,改變金屬夾P所夾的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路,記錄對應的電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I,數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖中的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整,并畫出U﹣I圖線。I/mA1931541107030U/V2.512.592.682.762.84(2)根據(jù)U﹣I圖線求出電源的電動勢E=2.90V,內(nèi)阻r=2.0Ω.(內(nèi)阻保留2位有效數(shù)字)【分析】(1)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)應用描點法作出圖象;(2)電壓U﹣I圖象與縱軸交點坐標值等于電源電動勢,圖象斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻,根據(jù)電源U﹣I圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻?!窘獯稹拷猓海?)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應點,然后作出圖象如圖所示:(2)由電源U﹣I圖象可知,電源電動勢E=2.90V,電源內(nèi)阻:r==Ω≈2.0Ω;故答案為:(1)圖象如圖所示;(2)2.90;2.0。【點評】本題考查了作圖象、求電源電動勢與內(nèi)阻,應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是常用的方法,要掌握描點法作圖的方法。15.(2019秋?石景山區(qū)校級期末)用電流表和電壓表測定干電池的電動勢E和內(nèi)電阻r,所用的電路如圖,一位同學測得了實驗的U﹣I圖象。(1)根據(jù)U﹣I圖象,可得電池的電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r=0.73Ω。(2)這位同學對以上實驗進行了誤差分析。其中正確的是ACA.實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差,主要是由于電壓表的分流作用B.實驗產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差,主要是由于電流表的分壓作用C.實驗測出的電動勢小于真實值D.實驗測出的內(nèi)阻大于真實值(3)同學們探究用不同方法測定干電池的電動勢和內(nèi)阻,提出的實驗方案中有如下四種器材組合。為使實驗結(jié)果盡可能準確,則最不可取的一組器材是DA.一個安培表、一個伏特表和一個滑動變阻器B.一個伏特表和多個定值電阻C.一個安培表和一個電阻箱D.兩個安培表和一個滑動變阻器【分析】(1)根據(jù)給出的數(shù)據(jù)點,采用描點法作圖即:U﹣I圖象中,圖象與縱坐標的交點為電源的電動勢;圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻。(2)根據(jù)實驗電路圖及誤差來源分析實驗誤差。(3)明確閉合電路歐姆定律的表達式的正確書寫即可明確對應的實驗方法?!窘獯稹拷猓海?)連點作圖由圖可知電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r==Ω=0.73Ω(2)AB、當外電路短路時,電流的測量值等于真實值,除此之外,由于電壓表的分流作用,電流的測量值小于真實值,電源的U﹣I圖象如圖所示,由圖象可知,電源電動勢的測量值小于真實值,故A正確,B錯誤;CD、電源內(nèi)阻r=,由圖象可知,電源內(nèi)阻測量值小于真實值,故D錯誤,C正確故選:AC(3)A、用一個安培表、一個伏特表和一個滑動變阻器做實驗可以測出多組U、I值,根據(jù)閉合回路歐姆定律可得:E=U+Ir,可測量多組數(shù)據(jù)到式求解,故A正確;B、用一個伏特表和多個定值電阻做實驗,可以測出多組U、R值,根據(jù)歐姆定律可得:E=U+r,可以列方程組求出E、r,故B正確;C、用一個安培表和一個電阻箱,可以測出多組I、R值,根據(jù)歐姆定律可得:E=I(r+R),可以列方程組求出E、r,故C正確;D.兩個安倍表和一個滑動變阻器,由于不知道滑動變阻器電阻,故無法測量,故D錯誤;本題選最不可取的,故選:D。故答案為:(1)1.50.73(2)AC(3)D【點評】本題考查了連接實物電路圖、求電源電動勢與內(nèi)阻、實驗誤差分析,連接實物電路圖時要注意電表正負接線柱不要接反,要掌握應用圖象法分析實驗誤差的方法。16.(2019秋?石景山區(qū)期末)某實驗小組為測量某一電源的電動勢和內(nèi)阻,設計的實驗電路如圖1所示,用到的器材有:待測電源E,保護電阻R0=1.0Ω,電阻箱R1(阻值范圍0~9999.9Ω),電壓表V(量程0~3V,內(nèi)阻等于3kΩ),開關(guān)S,導線若干。(1)實驗小組的同學連接好電路,閉合開關(guān)S,將電阻箱的阻值由零開始逐漸增大,記錄若干組電阻箱的阻值R1和對應的電壓表讀數(shù)U.將得到的數(shù)據(jù)在U﹣R1坐標系中描點連線,得到如圖2所示的曲線,其中虛線U=1.50V為曲線的漸近線,由此可知電源的電動勢E=1.50V,內(nèi)阻r=0.5Ω。(2)若以為縱坐標,以為橫坐標,則根據(jù)本實驗數(shù)據(jù)作出的圖線為一條直線。(3)實驗小組的同學根據(jù)P=,描繪了R1消耗功率P隨電阻箱的阻值R1變化的曲線如圖3所示。請推測圖線的頂點坐標值約為R1=1.5Ω,P=0.375W,其理由是電源E和保護電阻R0可看作等效電源,當R1=R0+r=1.5Ω時,消耗功率最大。(4)實驗小組的同學計算通過R1的電流I=,進一步描繪R1消耗功率P隨電流I的變化曲線。下列各示意圖4中正確反映P﹣I關(guān)系的是C。【分析】(1)結(jié)合閉合電路的歐姆定律可求得電源的電動勢和內(nèi)阻。(2)據(jù)閉合電路歐姆定律求得=+,可知要以為橫坐標。(3)電源E和保護電阻R0可看作等效電源,當內(nèi)外阻相等時輸出功率最大。(4)消耗功率P=I2R1,由閉合電路區(qū)歐姆定律可表示出R1,代入P=I2R1可知功率與I的函數(shù)關(guān)系式,確定圖象?!窘獯稹拷猓海?)由圖可知當電阻RL趨于無窮大時,其電壓趨于1.50V,則電動勢為1.50V,由閉合電路歐姆定律:E=U+(r+R0)代入數(shù)據(jù)得:r=0.5Ω(2)由E=U+(r+R0)可得:=+若以為縱坐標,以為橫坐標,則根據(jù)本實驗數(shù)據(jù)作出的圖線為一條直線。(3)電源E和保護電阻R0可看作等效電源,當R1=R0+r=1.5Ω時,消耗功率最大,有:Pm==W=0.375W其理由:電源E和保護電阻R0可看作等效電源,當R1=R0+r=1.5Ω時,消耗功率最大(4)R1消耗功率P,P=I2R1又R1=則有:P=I2()=﹣(r+R0)I2+EI,據(jù)二次函數(shù)圖象可知反應其關(guān)系的為C圖故C正確,ABD錯誤。故選:C故答案為:(1)1.50,0.5;(2);(3)1.5,0.375,電源E和保護電阻R0可看作等效電源,當R1=R0+r=1.5Ω時,消耗功率最大;(4)C【點評】測量電動勢和內(nèi)電阻的方法較多,不論用哪種方式,都要注意能準確利用閉合電路歐姆定律分析掌握。17.(2019秋?海淀區(qū)期末)現(xiàn)有兩組同學要測定一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)阻r(已知E約為1.5V,r約為1Ω).(1)第一組采用圖1所示電路.①為了完成該實驗,選擇實驗器材時,在電路的a、b兩點間可接入的器件是BC.A.一個定值電阻B.電阻箱C.滑動變阻器②為了調(diào)節(jié)方便且測量精度更高,電流表和電壓表應選A(選填選項前的字母).A.電流表(0~0.6A),電壓表(0~3V)B.電流表(0~0.6A),電壓表(0~15V)C.電流表(0~3A),電壓表(0~3V)D.電流表(0~3A),電壓表(0~15V)③經(jīng)過多次測量,他們記錄了多組電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U,并在圖2中畫出了U﹣I圖象.由圖象可以得出,此干電池的電動勢的測量值E=1.48V(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻的測量值r=0.78Ω(保留兩位有效數(shù)字).(2)第二組在沒有電壓表的情況下,設計了如圖3所示的電路,完成了對同一電池的測量.①改變電阻箱接入電路中的電阻值,記錄了多組電流表示數(shù)I和電阻箱示數(shù)R,通過研究圖象的信息,他們發(fā)現(xiàn)電動勢的測量值與第一組的結(jié)果非常接近,但是內(nèi)阻的測量值與第一組的結(jié)果有明顯偏差.將上述實驗重復進行了若干次,結(jié)果依然如此.關(guān)于第二組測量內(nèi)阻產(chǎn)生的偏差及其原因,下列分析中正確的是BC(選填選項前的字母).A.第二組內(nèi)阻的測量結(jié)果小于第一組的測量結(jié)果B.第二組內(nèi)阻的測量結(jié)果大于第一組的測量結(jié)果C.造成這個偏差的原因是實際電流表內(nèi)阻不能近似為零D.造成這個偏差的原因是實驗小組讀取電流表讀數(shù)時眼睛沒有正對表盤,使讀數(shù)有時候偏大,有時候偏?、诘诙M對實驗進行深入的理論研究,在是否可忽略電流表內(nèi)阻這兩種情況下,繪制兩類圖象.第一類圖象以電流表讀數(shù)I為橫坐標,將電流表和電阻箱讀數(shù)的乘積IR記為U作為縱坐標.第二類圖象以電阻箱讀數(shù)R為橫坐標,電流表讀數(shù)的倒數(shù)為縱坐標.圖4中實線代表電流表內(nèi)阻可忽略的情況,虛線代表電流表內(nèi)阻不可忽略的情況,這四幅圖中,能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是AC(選填選項前的字母).【分析】(1)據(jù)實驗原理估算電流、電壓確定所要用電表;由閉合電路歐姆定律結(jié)合圖象求得電動勢與內(nèi)阻.(2)分別由閉合電路歐姆定律求現(xiàn)兩種方式下對應的是否考慮電流表的內(nèi)阻所測量量之間的函數(shù)表達式,結(jié)全圖象分析誤差.【解答】解:(1)①為了完成該實驗,需要測量多種數(shù)據(jù),需要電路中電阻變化,在電路的a、b兩點間可接入的器件是電阻箱或滑動變阻器.故選:BC②為了調(diào)節(jié)方便且測量精度更高,電路中最大電流為Im==1.5A,電流表應選量程為0.6A的,電壓表應選3V的,故A正確.③經(jīng)過多次測量,他們記錄了多組電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U,并在圖2中畫出了U﹣I圖象.由圖象截距可以得出,此干電池的電動勢的測量值E=1.48V,內(nèi)阻的測量值r==Ω≈0.78Ω(2)①第二組測量應有:若不考慮電流表的內(nèi)阻則:E=I(R+r)則=考慮電流表的內(nèi)阻:E=I(R+r+RA),即沒有考慮電流表內(nèi)阻時,測量計算出的內(nèi)阻其實際值為電池內(nèi)阻與電流表的內(nèi)阻之和,則測量值偏大,故BC正確,AD錯誤.故選:BC②第一類圖象:忽略電流表內(nèi)阻時,U=E﹣Ir測;不忽略電流表內(nèi)阻:U=E﹣I(r真+RA)可見r真<r測,電流表內(nèi)阻不可忽略的虛線斜率要小于內(nèi)阻可忽略的實線斜率,表達式對應的縱軸截矩相等,即電動勢相等,故圖象中虛線應在實線的上方,故AB錯誤.第二類圖象:若不考慮電流表的內(nèi)阻則:E=I(R+r)則=考慮電流表的內(nèi)阻:E=I(R+r+RA)則兩種情況斜率相同,截矩不同,考慮電流表內(nèi)阻時截矩大,故C正確,D錯誤.故選:C故
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