【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年魯科版物理選修3-1對點(diǎn)練習(xí)：4.4-測電動(dòng)勢和內(nèi)阻

1．在做測干電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的試驗(yàn)時(shí)備有下列器材可供選用．A．干電池(電動(dòng)勢約為1.5V)B．直流電流表(量程為0～0.6～3A，0.6A擋內(nèi)阻為0.10Ω，3A擋內(nèi)阻為0.025Ω)C．直流電壓表(量程為0～3～15V，3V擋內(nèi)阻為5kΩ，15V擋內(nèi)阻為25kΩ)D．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A)E．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.5A)F．開關(guān)G．導(dǎo)線若干H．電池夾(1)將選定的器材按本試驗(yàn)要求的電路(系統(tǒng)誤差較小)給圖4－4－10所示的實(shí)物圖連線．圖4－4－10(2)依據(jù)試驗(yàn)記錄，畫出的U－I圖像如圖4－4－11所示，可得待測電池的內(nèi)阻r＝________Ω.圖4－4－11答案(1)如圖甲所示(2)1甲解析(1)實(shí)物連接圖如圖甲所示，首先是儀器選擇，只有1節(jié)干電池，故電壓表選C(0～3V)；整個(gè)試驗(yàn)電路中只要不造成短路現(xiàn)象，在此試驗(yàn)中電池放電電流也不宜超過0.6A為宜，故電流表量程應(yīng)選B(0～0.6A)；由以上知滑動(dòng)變阻器應(yīng)選D(0～15Ω)；還要用開關(guān)F、導(dǎo)線G和電池夾H.其次是電路選擇，題目要求系統(tǒng)誤差較小，應(yīng)接受乙圖所示的電路．所以選用器材代號為：A、B(0～0.6A)、C(0～3V)、D(0～15Ω)、F、G、H.乙(2)由U－I圖像可知E＝1.5V，r＝eq\f(1.5－0.7,0.8－0)Ω＝1Ω.1．用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的試驗(yàn)中，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表讀數(shù)變化明顯B．應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過載D．使滑動(dòng)變阻器阻值盡量大一些，測量誤差才小答案BD解析伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻試驗(yàn)中，應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表，滑動(dòng)變阻器阻值不能太大，假如太大不便于調(diào)整．2．為測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，待測電池、開關(guān)、導(dǎo)線協(xié)作下列儀器可達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．一只電流表和一只電阻箱B．一只電壓表和一只電阻箱C．一只電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器D．一只電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器答案AB解析由E＝IR＋I(xiàn)r知測E、r用一只電流表測電流，用電阻箱轉(zhuǎn)變外電阻并可讀出阻值，只要獲得兩組I、R數(shù)據(jù)即可求得E、r，用滑動(dòng)變阻器無法確定接入電路的電阻，故A正確，C不行行；由E＝U＋eq\f(U,R)·r知測E、r用一只電壓表和一只電阻箱可獲得兩組U、R值求出E、r，故B正確；若用一只電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器不行以，因滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值無法確定，故D不能達(dá)到目的．3．在測定一節(jié)干電池(電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻約為2Ω)的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的試驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選：A．電壓表量程為15V.B．電壓表量程為3V；C．變阻器為(20Ω，3A);D．變阻器為(500Ω，0.2A)．(1)電壓表應(yīng)當(dāng)選____________(選填“A”或“B”)，這是由于____________________．(2)變阻器應(yīng)選______________(選填“C”或“D”)，這是由于__________________．答案(1)B讀數(shù)既精確?????、又便利(2)C滑動(dòng)變阻器D的額定電流太小，最大阻值太大，調(diào)整不便利解析本題主要考查同學(xué)對電學(xué)儀器的選擇．電學(xué)儀器的選擇最主要的有兩條原則：(1)平安，即不能超量程；(2)便利，即便于讀數(shù)和調(diào)整．由于電源電動(dòng)勢約為1.5V，故選量程為0～3V的電壓表，讀數(shù)既精確?????，又便利，D滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，阻值大，調(diào)整不便利，故選C變阻器．4．給你一個(gè)電壓表、一個(gè)電阻箱、電鍵及導(dǎo)線等器材：(1)在虛線框內(nèi)畫出依據(jù)閉合電路歐姆定律測定一節(jié)舊的干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的試驗(yàn)電路圖．eq\x(,,,)(2)在試驗(yàn)過程中，將電阻箱撥到45Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為0.90V；若將電阻箱撥到如圖4－4－12甲所示的位置時(shí)，電壓表讀數(shù)如圖4－4－12乙表盤所示．依據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以算出該節(jié)電池的電動(dòng)勢E＝______V，內(nèi)電阻r＝____Ω.圖4－4－12答案(1)電路圖如圖所示(2)1.320解析由E＝0.9＋eq\f(0.9,45)r，E＝1＋eq\f(1,68)r，得E＝1.3V，r＝20Ω.5．在利用伏安法測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的試驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)際連線如圖4－4－13a所示．(電流表A：0～0.6～3A，電壓表V：0～3～15V)(1)經(jīng)認(rèn)真檢查、診斷知，該圖中有兩處不太合理的連線，那么這兩處不太合理的連線對應(yīng)的編號是________．(2)若利用改正后的正確的連線圖，試驗(yàn)后，測得數(shù)據(jù)，并畫出電源的輸出特性圖像(U－I圖)如圖4－4－13b.則該電源的電動(dòng)勢為________，電源內(nèi)阻為________．圖4－4－13答案(1)③⑤(2)3V2Ω6．某同學(xué)在用電流表和電壓表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的試驗(yàn)中，串聯(lián)了一只2.5Ω的愛護(hù)電阻R0，試驗(yàn)電路如圖4－4－14甲所示．(1)按圖甲電路原理圖將圖乙實(shí)物連接起來；甲乙圖4－4－14(2)該同學(xué)按上述電路原理圖正確連接好試驗(yàn)電路，合上開關(guān)S后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P由A端向B端漸漸滑動(dòng)時(shí)，發(fā)覺電流表的示數(shù)漸漸增大，而電壓表的示數(shù)幾乎不變，直到當(dāng)滑動(dòng)觸頭P滑至鄰近B端時(shí)，電壓表的示數(shù)急劇變化，消滅上述狀況的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)該同學(xué)順當(dāng)完成試驗(yàn)，測出的數(shù)據(jù)如下表所示．請你依據(jù)這些數(shù)據(jù)幫他在圖4－4－15中畫出UI圖像，并由圖得出電池的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω；I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60圖4－4－15答案(1)如圖所示(2)滑動(dòng)變阻器的總電阻太大(3)1.483.0如圖所示7．某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，使用的器材還包括定值電阻(R0＝5Ω)一個(gè)，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干，試驗(yàn)原理圖如圖4－4－16(a)．(1)在圖(b)的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接．(2)請完成下列主要試驗(yàn)步驟：①檢查并調(diào)整電壓表指針指零；調(diào)整電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示，讀得電阻值是________；②將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49V；③將開關(guān)S2________，電壓表的示數(shù)是1.16V；斷開開關(guān)S1.(3)使用測得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的內(nèi)阻是________(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．圖4－4－16答案(1)如圖所示(2)①20Ω③閉合(3)0.69Ω解析(2)由題干圖(c)讀得電阻箱阻值為R＝20Ω；將S1閉合S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢E＝1.49V，將S2再閉合，電壓表示數(shù)為R兩端電壓．將電壓表視為抱負(fù)電表，則干路電流I＝eq\f(UV,R)＝eq\f(1.16,20)A＝0.058A.(3)由于I＝eq\f(E,R0＋R＋r)，所以r＝eq\f(E,I)－R0－R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.49,0.058)－5－20))Ω＝0.69Ω.8．如圖4－4－17甲是利用兩個(gè)電流表A1和A2測量干電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的電路原理圖．圖中S為開關(guān)，R為滑動(dòng)變阻器，固定電阻R1和A1內(nèi)阻之和為10000Ω(比r和滑動(dòng)變阻器的總電阻大得多)，A2為抱負(fù)電流表．圖4－4－17(1)按電路原理圖在圖乙虛線框內(nèi)各實(shí)物圖之間畫出連線．(2)在閉合開關(guān)S前，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c移動(dòng)至________(選填“a端”、“中心”或“b端”)．(3)閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c至某一位置，讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2.多次轉(zhuǎn)變滑動(dòng)端c的位置，得到的數(shù)據(jù)為I1/mA0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2/mA48040032023214068圖4－4－18在如圖4－4－18所示的坐標(biāo)紙上以I1為縱坐標(biāo)、I2為橫坐標(biāo)畫出所對應(yīng)的I1-I2曲線．(4)利用所得曲線求得電源的電動(dòng)勢E＝______V，內(nèi)阻r＝________Ω.(保留兩位小數(shù))(5)該電路中電源輸出的短路電流Im＝________A.答案(1)見解析圖(2)b端(3)見解析圖(4)1.490.60(5)2.5解析(1)由電路圖連線如圖(2)閉合開關(guān)S前，為愛護(hù)電路，應(yīng)使連入電路的滑動(dòng)變阻器阻值最大，故滑動(dòng)端c置于b端．(3)連線如圖(4)電路中A1與R1串聯(lián)等效于電壓表，縱軸截距為0.149mA，對應(yīng)電壓值U＝0.149×10－3×104V＝1.49V，故電動(dòng)勢E＝1.49V，內(nèi)阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝0.60Ω.(5)短路電流Im＝eq\f(E,r)＝eq\f(1.49,0.60)A＝2.5A.9．賈老師要求同學(xué)們測出一待測電源的電動(dòng)勢及內(nèi)阻．所給的試驗(yàn)器材有：待測電源E，定值電阻R1(阻值未知)，電壓表V(量程為3.0V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(0～99.99Ω)，單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干．圖4－4－19(1)珊珊連接了一個(gè)如圖4－4－19所示的電路，她接下來的操作是：①將S2接到a，閉合S1，撥動(dòng)電阻箱旋鈕，使各旋鈕盤的刻度處于如圖4－4－20甲所示的位置，記錄下對應(yīng)的電壓表示數(shù)為2.20V，然后斷開S1；②保持電阻箱示數(shù)不變，將S2切換到b，閉合S1，記錄此時(shí)電壓表的讀數(shù)(電壓表的示數(shù)如圖乙所示)，然后斷開S1.圖4－4－20請你解答下列問題：圖甲所示電阻箱的讀數(shù)為________Ω，圖乙所示的電壓表讀數(shù)為________V．由此可算出定值電阻R1的阻值為________Ω(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))．在珊珊上面第①步的操作中，有一處不恰當(dāng)，請您幫她指出來________．(2)在完成上述操作后，珊珊連續(xù)以下的操作：將S2切換到a，多次調(diào)整電阻箱，閉合S1，讀出多組電阻箱的示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖線．由此可求得電源電動(dòng)勢E和電源內(nèi)阻r，其中E＝________V(計(jì)算結(jié)果均保留兩位小數(shù))．答案(1)202.805.45應(yīng)在切斷電源的狀況下調(diào)整變阻箱(2)2.86(內(nèi)阻0.26Ω)解析此題通過試驗(yàn)操作、讀數(shù)以及對試驗(yàn)方法的理解等多