高考物理一轮总复习课时强化作业33实验十测定电源的电动势和内阻新人教版

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课时强化作业三十三 实验十 测定电源的电动势和内阻 1．(2016 届陕西省高三月考)图示是一种测定电压表内阻的电路图，实验的操作步骤如下： a．将电阻箱 R 的电阻调到零； b．闭合开关，调节滑动变阻器 R1 的滑动触头位置，使电压表指针达到满偏； c．保持滑动变阻器的滑动触头位置不变，调节电阻箱的电阻，使得电压表的指针指到满偏读数的一 半； d．读出电阻箱的电阻值 Rx，认为电压表的内阻 r 测＝Rx. 已知电压表的量程是 3 V，电阻约为 3 kΩ，电源电动势约为 6 V．可供选择的滑动变阻器 R1 有： A．阻值 0～10 Ω，额定电流 2 A B．阻值 0～1 000 Ω，额定电流 1 A 可供选择的电阻箱 R 有： C．阻值 0～999.9 Ω D．阻值 0～9 999.9 Ω (1)根据图示的电路图，在实物图中连接了部分导线，请在图中画出还需要连接的导线． (2)为了比较准确地测量电压表的内阻，应选用的滑动变阻器 R1 是________，电阻箱 R 是________．(填 仪器前的代号) (3)本实验中电压表的测量值 r 测与电压表的真实值 r 相比，r 测________r(选填“大于”、“小于”或 “等于”)． (4)如果增大电源的电动势，此电路测出的电压表内阻的误差将会________(选填“增大”、“减小” 或“不变”)． 解析：(1)根据电路图连接实物如下： (2)本实验属于利用半偏法测电压表内阻，在上述电路中，认为保持滑动变阻器的滑动触头位置不变， 调节电阻箱的电阻，使得电压表的指针指到满偏读数的一半时，电路中的总电压 U 不变，则电阻箱两端的 电压为U 2 时，电压表的内阻与电阻箱的示数相等．实际上，调节电阻箱的电阻后，电路中的总电压变大了， 为了比较准确的测量电压表的内阻，滑动变阻器的阻值越小越合适，故选择滑动变阻器 A.待测电压表的内 阻约为 3 kΩ，则电阻箱的阻值应大于 3 kΩ，选择电阻箱 D. (3)通过(2)的分析可知，调节电阻箱的电阻后，电路中的总电压变大了，根据串联电路规律可知，电 阻箱的示数大于电压表的内阻． (4)电源的电动势增大，电阻箱电阻对全电路电压分配的影响减小，测量误差减小． 答案：(1)见解析 (2)A D (3)大于 (4)减小 2．(2016 届杭州市西湖高级中学月考)(1)某同学用多用电表的欧姆挡来测量电压表的内阻，如图甲所 示．先将选择开关旋至倍率“×100”挡，红、黑表笔短接调零后进行测量，红表笔应接电压表的________ 接线柱(选填“＋”或“－”)，测量结果如图乙所示，电压表的电阻为________Ω. (2)该同学要测量一节干电池的电动势和内阻，有以下器材可供选择： A．电流表(0～0.6 A～3 A) B．电压表(0～3 V) C．滑动变阻器 R(0～15 Ω，5 A) D．滑动变阻器 R′(0～50 Ω，1 A) E．定值电阻 R0 为 1 Ω F．开关 S 及导线若干 本次实验的原理图如图丙，则滑动变阻器应选________(填器材前的字母序号)． (3)按照原理图连接好线路后进行测量，测得数据如下表所示. 次数 待测量 1 2 3 4 5 I/A 0.11 0.20 0.30 0.40 0.50 U/V 1.37 1.35 1.33 1.32 1.29 由上表数据可看出，电压表示数变化不明显，试分析引起这种情况的原因是______________________． 现将上述器材的连线略加改动就可使电压表的示数变化更明显，请在图丁中按改动后的原理图完成连 线． 解析：(1)根据多用电表的内部结构和工作原理可知，黑表笔接欧姆表内部电源的正极，红表笔接欧 姆表内部电源的负极．电流一定从电压表的正接线柱流入电压表，故黑表笔接电压表的“＋”接线柱，红 表笔接电压表的“－”接线柱．欧姆表的读数为表盘刻度乘以倍率，即电压表的内阻为 40×100 Ω＝4 000 Ω. (2)分析表格数据可知，被测电路的最大阻值为 R＝U I ＝1.37 0.11 Ω＝12.5 Ω，故选择滑动变阻器 C. (3)电压表示数变化不明显的原因是，电池内阻较小， 导致分压作用不明显，改进的方法是，将定值 电阻放在干路上，作为电源的等效内阻，起到分压作用，如图所示： 答案：(1)“－” 4 000 (2)C (3)电池内阻过小 图见解析 3．(2016 届杭州市五校联考)用伏安法测一节干电池的电动势 E 和内电阻 r. (1)根据原理图甲连接实物图，要求滑动变阻器的触头在左端时，其使用的电阻值最大. (2)由实验测得的 7 组数据已在图乙的 UI 图上标出，分析图象可知路端电压变化________(填“太 大”或“太小”)，影响了测量的精确性，原因是________________．为了较精确地测量，可采用图丙的 原理图，R0＝1.5 Ω，滑动变阻器应选用________(填“0～10 Ω”或“0～200 Ω”). 解析：(1)根据电路图连接实物图，如图所示： (2)分析图象可知，电压表变化太小，原因是电池的内阻太小，为了测量精确，可以将定值电阻串联 在干路上，起到分压作用，定值电阻 R0＝1.5 Ω，被测电路最大电阻为 7.5 Ω左右，故滑动变阻器阻值选 择 0～10 Ω的． 答案：(1)见解析 (2)太小 电池的内阻很小，内电路的电压很小 0～10 Ω 4．(2016 届鄂豫晋冀陕五省联考)为了测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了下列器材： A．待测干电池(电动势 E 约为 1.5 V，内阻 r 不超过 1.5 Ω) B．电流表Ⓖ(量程 0～2 mA，内阻 RG＝10 Ω) C．电流表Ⓐ(量程 0～0.6 A，内阻 RA 约为 0.1 Ω) D．滑动变阻器 R1(0～20 Ω，10 A) E．滑动变阻器 R2(0～100 Ω，1 A) F．定值电阻 R3＝990 Ω G．开关、导线若干 (1)请在以上提供的器材中选择所需器材设计测量电路，在图 1 中的虚线框内补画出完整的电路原理 图．(要求在电路图中标明所使用器材) (2)根据合理的设计电路测量数据，电流表Ⓐ的示数记为 I2，电流表Ⓖ的示数记为 I1，某同学测出了 6 组 I1，I2 的数据，并已描绘出如图 2 所示的 I1 和 I2 的关系图线．则： ①I1，I2 关系式为 I1＝________.(用题中所给字母表示) ②根据已描绘出的图线，可得出被测干电池的电动势为________V，内阻为________Ω. 解析：(1)实验器材中没有电压表，则需要利用电流表改装成电压表，因为电流表Ⓖ的内阻已知，故 利用其改装成电压表，电源的内阻较小，故选择滑动变阻器 D，画出正确电路图如右： (2)根据闭合电路欧姆定律可知，I1(R3＋Rg)＝E－I2r，解得 I1＝ E R3＋Rg － r R3＋Rg I2， 分析图象可知，图象与纵轴截距为 d＝ E R3＋Rg ＝1.48 mA，解得 E＝1.48 V．图象的斜 率为 k＝ r R3＋Rg ＝0.8×10－3，解得 r＝0.8 Ω. 答案：(1)见解析 (2)① E R3＋Rg － r R3＋Rg I2 ②1.48 0.8 5．(2016 届浙江余姚中学月考)某同学欲将电流表改装成电压表，需要测量电流表的内阻，可供选择 的实验器材有： A．待测电流表 G1; B．一个标准电流表 G2(G2 的量程大于 G1 的量程)； C．电阻箱 R′； D．滑动变阻器 R; E．电池组、导线、开关. 采用如图 1 所示的电路测定电流表内阻时，该同学的实验步骤为： ①按电路图接好电路，将滑动变阻器 R 调至最大； ②闭合 S1，断开 S2，调节滑动变阻器 R，使电流表 G1 表头指针满偏； ③再闭合 S2，保持滑动变阻器 R 不变，调节电阻箱 R′，使表头指针半偏．读出此时电阻箱 R′的示 数，则电流表内阻可看做此示数． (1)用上述方法得到的电流表 G1 内阻的测量值与真实值相比________． (2)为了使测量更准确，请你利用上述实验器材重新设计实验，从设计原理上看可以消除上述实验中 的系统误差，请你在给定图 2 中完成实验电路图． (3)使用重新设计的实验电路的测量数据，写出电流表 G1 内阻表达式 Rg＝________.说明各测量值的意 义________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)本题采用的是半偏法测量内阻，开关 S2 闭合后，并联电阻箱时，总电阻减小，根据闭合电 路欧姆定律可知，总电流偏大，故使电流表达半偏时，所并联的电阻应比真实电阻偏小． (2)为了减小误差，应保证干路电流保持不变，可以在干路中接入电流表 2，接入 R′后调节 R 使电流 表 G2 达满偏即可，正确原理图如图所示： (3)根据欧姆定律得，I2＝I1＋I1Rg R′ ，解得 Rg＝ I2－I1 R′ I1 ，其中 I1 为 G1 的电流表示数，I2 为 G2 的电 流表示数，R′为电阻箱电阻． 答案：(1)偏小 (2)见解析 (3) I2－I1 R′ I1 I1 为 G1 的电流表示数，I2 为 G2 的电流表示数，R′ 为电阻箱电阻 6．(2016 届新乡、许昌、平顶山三市调研)测定电阻的阻值，实验室提供下列器材： A．待测电阻 R(阻值约 10 kΩ) B．滑动变阻器 R1(0～1 kΩ) C．电阻箱 R0( 99 999.9 Ω) D．灵敏电流计 G(500 μA，内阻不可忽略) E．电压表 V(3 V，内阻约 3 kΩ) F．直流电源 E(3 V，内阻不计) G．开关、导线若干 (1)甲同学设计了如图(a)所示的电路，请你指出他的设计中存在的问题： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________. (2)乙同学用图(b)所示的电路进行实验． ①请在图(d)中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接； ②先将滑动变阻器的滑动头移到________(选填“左”或“右”)端，再接通开关 S；保持 S2 断开，闭 合 S1，调节 R1 使电流计指针偏转至某一位置，并记下电流 I1； ③断开 S1，保持 R1 不变，调整电阻箱 R0 阻值在 10 kΩ左右，再闭合 S2，调节 R0 阻值使得电流计读数 为________时，R0 的读数即为电阻的阻值． (3)丙同学查得灵敏电流计的内阻为 Rg，采用电路(c)进行实验，改变电阻箱电阻 R0 值，读出电流计相 应的电流 I，由测得的数据作出1 I R0 图象如图(e)所示，图线纵轴截距为 m，斜率为 k，则电阻的阻值为 ________． 解析：(1)分析图(a)的电路结构，甲同学利用伏安法测电阻，电压表的量程 Um＝3 V，流过电流计的 最大电流 Imax＝Um R ＋Um RV ≈1 300 μA，远大于电流计的量程 Im＝500 μA；被测电阻和电压表内阻相差不大， 电流表不应外接，应采用电流表内接法；被测电阻比滑动变阻器的最大阻值大的多，为了多测数据，减少 实验误差，滑动变阻器需要采用分压接法． (2)①根据实验电路图连接实物电路图，如图所示： ②为了保护电路，闭合开关前，将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，即滑片滑到左端． ③乙同学利用“替代法”测量未知电阻，为使电阻箱 R0 的阻值等于被测电阻的阻值，必须保证断开 S1， 闭合 S2，调节 R0 阻值使得电流计读数为 I1，R0 的读数即为电阻的阻值． (3)分析图(c)的电路结构，根据闭合电路欧姆定律得，E＝I(R0＋Rg＋R)，1 I ＝R0 E ＋Rg＋R E ，图象的纵轴 截距 m＝Rg＋R E ，斜率 k＝1 E ，代入数据得，R＝m k －Rg. 答案：(1)①电流表采用外接法 ②滑动变阻器采用限流接法 ③通过灵敏电流计的电流超过其量程 (2)①见解析 ②左 ③I1 (3)m k －Rg