【物理】2020届一轮复习人教版测定电源的电动势和内阻（下）学案

【物理】2020届一轮复习人教版测定电源的电动势和内阻（下）学案

测定电源的电动势和内阻(下)‎ G R ‎14．（12分）听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池．他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻．实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下的表格中．‎ ‎（1）利用图像法处理数据可以减小实验误差．在讨论作图方案时，甲同学认为应作R-I图，而乙同学认为应该作图，你认为哪个同学的想法更科学？____（填“甲”或“乙”），其简单理由是： ．‎ ‎（2）按照（1）中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象．‎ ‎（3）利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为 V，内阻为 Ω．‎ ‎（4）完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：‎ ‎0‎ ‎ ．‎ 外电阻R（Ω）‎ 电流 I（mA）‎ 电流倒数(mA-1)‎ ‎9000 ‎ ‎0.0502‎ ‎19.92 ‎ ‎8000 ‎ ‎0.0528‎ ‎18.93‎ ‎6000 ‎ ‎0.0594‎ ‎16.84 ‎ ‎5000 ‎ ‎0.0633‎ ‎15.80 ‎ ‎4000 ‎ ‎0.0680‎ ‎14.71 ‎ ‎0‎ R×103/Ω ‎5‎ ‎10‎ ‎-10‎ ‎-5‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ 答：（1）乙同学（1分）；‎ 画出的图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻（2分）‎ ‎（2）如下图所示（3分）‎ ‎（3）0.75~1.2 （2分）；9000~11000（2分）‎ ‎（4）电源内阻过大（2分）‎ 现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围0～9 999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用．‎ E r R R0‎ S ‎( a ) ‎ V ‎0 ‎ ‎0.6‎ ‎0.5‎ ‎0.4‎ ‎0.3‎ ‎0.2‎ ‎0.1‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎8‎ ‎10‎ ‎12‎ ‎0.7‎ ‎( b )‎ ‎(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：‎ A. 10Ω 2.5 W ‎ B. 100Ω 1. 0 W C. 200Ω 1. 0 W ‎ D. 2 000Ω 5.0 W 本实验应选哪一种规格？答 。‎ ‎(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图 (b)所示的图线（已知该直线的截距为0.1 V-1）．则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为 V，内阻r为 Ω.‎ 解：(1 )C ‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律得 化简得 可见图线的截距为1/E ∴E=10V ‎ 图线的斜率为r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6 ∴r =46 Ω19．（6分）现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的电大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围是0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用。‎ ‎　（1）本实验备有的定值电阻R0，有以下几种规格：本实验应选用 。‎ ‎　A．10Ω、2.5W　　B．100Ω、1.0W　　 C．200Ω、1.0W　　 D．2000Ω、5.0W V E r S R0‎ R 甲 ‎0‎ ‎2 4 6 8 10 12‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.7‎ 乙 ‎　（2）该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，改变电阻箱的阻值，取得多组数据，作出了图乙所示的图线（该图线为直线，其截距为0.1V－1）。根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E为 V，内阻r为 Ω（保留整数）。‎ 答：（1）C　　（2）10、46±2　　（1）2分　（2）每空2分 ‎11．（11分）某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示． ‎ Ａ R E r ‎ （1）若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作 （选填“R- I”或“R- ‎ ‎1/I”）图象；‎ ‎ （2）利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；‎ ‎ （3）由图象可知，该电池的电动势E= V，内阻r= Ω；‎ ‎ （4）利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，理论上E测 E真，r测 r真（选填“>”、“<”或“=”）．‎ 解：（11分）（1）（2分） ‎ 图像的斜率等于电动势E 图像的截距的绝对值等于内阻r, 应该画出R-1/I图像 ‎ （2）如图所示（2分）‎ ‎（3）（5.8~6.2都给分）（1分），‎ r=2.0Ω（1.8~2.2都给分）（2分）‎ ‎（4）由于电流表有内阻RA， ‎ ‎（4分）‎ ‎1/I(A-1)‎ R/Ω ‎1.0‎ ‎5.0‎ ‎10.0‎ ‎15.0‎ ‎20.0‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ O ‎11．（10分）在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，现有下列器材：待测干电池一节，电流表G（满偏电流为2.5mA，内阻为199Ω），定值电阻R1＝1.0Ω，定值电阻R2＝99.5Ω，电阻箱R（0~99.9Ω），开关、导线若干．‎ ‎（1）请在下面所给方框内，画出实验电路图，其中定值电阻应选用 ▲ (选填“R1”或“R2”)；‎ ‎（2）某同学实验测出了电阻箱的电阻R和电流表G的示数Ig，记录数据(见下表)．请在下面坐标图中描点作出图线． ‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 次数 物理量 R/Ω ‎1.6‎ ‎2.1‎ ‎2.2‎ ‎3.2‎ ‎4.2‎ ‎5.6‎ Ig/mA ‎2.25‎ ‎2.00‎ ‎1.67‎ ‎1.50‎ ‎1.25‎ ‎1.00‎ ‎/(mA)-1‎ ‎0.44‎ ‎0.50‎ ‎/(mA) -1‎ R/Ω ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ ‎0.25‎ ‎0.50‎ ‎0.75‎ ‎1.00‎ ‎0.60‎ ‎0.67‎ ‎0.80‎ ‎1.00‎ ‎▲‎ ‎▲‎ ‎▲‎ ‎▲‎ ‎（3）根据图线可求得，被测电池的电动势E=___▲___V，内阻为r=___▲___Ω．‎ 答：（10分）（1）实验原理图如图所示（2分） R1（2分）‎ ‎ （2）如图所示 （2分）‎ Ig-1/(mA) -1‎ R/Ω O ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ ‎0.25‎ ‎0.50‎ ‎0.75‎ ‎1.00‎ ‎ （3）1.38~1.44（2分） 0.40~0.60（2分）‎ R1 ‎ R ‎ G S E r ‎16．（15分）两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表和A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表和A和电压表V2的测量数据．并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U—I直线．回答下列问题：‎ E　r R0‎ A V1‎ V2‎ P ‎(a)‎ ‎0‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ U/V ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ I/A ‎(b)‎ 甲 乙 ‎（1）根据甲乙两同学描绘的直线，可知（ ）‎ A．甲同学是根据电压表 V1和电流表A的数据 B．甲同学是根据电压表 V2和电流表A的数据 C．乙同学是根据电压表 V1和电流表A的数据 D．乙同学是根据电压表 V2和电流表A的数据 ‎（2）图象中两直线的交点表示的物理意义是（ ）‎ A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端 ‎ B．电源的输出功率最大 ‎ C．定值电阻R上消耗的功率为0.5W ‎ D．电源的效率达到最大值 ‎ ‎（3）根据图（b），可以求出定值电阻R0= Ω，电源电动势E = V，内电阻r = Ω．‎ ‎（4）该电路中电流表的读数能否达到0.6A，试说明理由．‎ 答案：（1）AD（3分）； （2）BC（3分）；‎ ‎（3）2.0（2分）1.50（2分）1.0，（2分）；‎ ‎（4）不能（1分）．当电流表读数达到0.6A时，从图（b）中可以看出测路端电压的电压表V1的读数会小于V2的读数，在电路里是不可能实现的．（或者电路中的最大电流应该是0.5A）（2分）‎ 图 A R R0‎ E r S ‎21.(2)（12分）按图所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，其中R为电阻箱， R0为定值电阻，干电池的工作电流不宜超过0.5A。实验室提供的器材如下：‎ 电流表（量程0～0.6～3.0A）‎ 图 电阻箱（阻值范围0～999.9W）‎ 定值电阻若干 电键、导线若干.‎ ‎①在下面提供的四个定值电阻中，保护电阻R0应选用 （填写阻值相应的字母）。‎ A．5W B．10W C．20W D．100W ‎-10‎ ‎-5‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎/A-1‎ R/W ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ ‎10.0‎ ‎2.0‎ ‎②根据电路图，请在图中画出连线，将器材连接成实验电路。‎ ‎③实验时，改变电阻箱R的值，记录下电流表A的示数I，得到若干组 R、I的数据。根据实验数据绘出如图所示的图线，由此得出电池组的电动势E＝ V，内电阻r＝ Ω。按照此实验方法，电动势的测量值与真实值相比 ，内电阻的测量值与真实值相比 。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）‎ 答案图 答： ①A ………………………………………4分 ‎②连接如图………………………………………4分 ‎③（2.9-3.0）V，(0.9-1.0)W，相等，偏大……4分 ‎15.（12分）同学们知道，将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，但日常生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究。‎ ‎（1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1伏多一点。晓宇同学找来了一个土豆做实验，当用量程为0～3V、内阻约50kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V。但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V，0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光。检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表测量其电压确实能达到3V多。据您猜想，出现这种现象的原因应当是： （不要求写分析、推导过程）。 ‎ ‎（2）晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，读得此时的读数为30Ω.小丽同学用灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为0.32mA，根据前面用伏特表测得的0.96V电压，由全电路欧姆定律得：.因而晓宇同学说土豆的内阻为30Ω，而小丽同学则说是3kΩ。‎ 请你判断，用晓宇或小丽同学的方法测量“土豆电池”的内阻，结果是否准确，为什么？请分别说明理由。‎ ‎（3）若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择： ‎ A.电流表A1（量程为0～0.6A ，内阻为1Ω）‎ B. 灵敏电流表A2（量程为0～0.6mA ，内阻为800Ω）‎ C．灵敏电流表A3（量程为0～300μA ，内阻未知）‎ D.滑动变阻器R1 （最大阻值约10Ω）‎ E.滑动变阻器R2（最大阻值约2kΩ）‎ F．定值电阻(阻值2kΩ)‎ G.变阻箱（0～9999Ω）‎ ‎①为了能尽可能准确测定“土豆电池”的电动势和内阻,实验中应选择的器材是________ (填器材前的字母代号)。‎ ‎②在右方框中画出应采用的电路。‎ 本题考查测电池的电动势和内阻实验、闭合电路欧姆定律等知识，考查逻辑推理能力、分析综合能力和实验探究能力。（1）水果电池的内阻太大。（2分）‎ ‎（2）（6分）晓宇的方法不正确（1分），因水果电池本身有电动势（1分），当用欧姆表直接接“土豆电池”的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准（1分）。‎ A 小丽同学测量的误差也很大（1分）。理想状态下用电流表测得的是短路电流，伏特表测得的应当是电源电动势，但由于水果电池的内阻很大，伏特表的内阻不是远大于水果电池的内阻（1分），故其测得的电动势误差大，算得的内阻亦不准确（1分）。‎ ‎（3）①B（1分）、G（1分）‎ ‎ ②采用的电路如右图示（2分）‎ ‎11.（2）（8分）为测定某电源内阻r和一段金属电阻丝单位长度的电阻R0，设计如图所示的电路。ab是一段粗细均匀的金属电阻丝，R是阻值为2Ω的保护电阻，电源电动势为6V，电流表内阻不计，示数用I表示。滑动片P与电阻丝有良好接触， aP长度用Lx 表示，其它连接导线电阻不计。实验时闭合电键，调节P的位置，将Lx和与之对应的I数据记录在下表。‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ Lx（m）‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎0.50‎ I（A）‎ ‎1.94‎ ‎1.30‎ ‎1.20‎ ‎1.02‎ ‎0.88‎ ‎1/I（A-1）‎ ‎0.52‎ ‎0.77‎ ‎0.83‎ ‎0.98‎ ‎1.14‎ A a b R P S ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎0.50‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ Lx/m ‎1/I/A-1‎ ‎0‎ ‎①画出1/I-Lx图象；‎ ‎②根据所画图线，写出金属丝的电阻与其长度的函数关系式：　　▲　　　　‎ ‎③从图中根据截距和斜率，求出该电源内阻r为____▲_____Ω；该金属电阻丝单位长度的电阻R0为____▲__Ω/m．‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎0.50‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ Lx/m ‎1/I/A-1‎ ‎0‎ 解：①如图； (2分)‎ ‎ ② (2分)‎ ‎ ③ 0.10-0.14Ω (2分)、9.00-9.60Ω/m (2分)‎