2019-2020年高中物理 4.2測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻自我小測(cè) 滬科版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 4.2測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻自我小測(cè) 滬科版選修3-1 1用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A.應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)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(guò)載 D.使滑動(dòng)變阻器阻值盡量大一些,測(cè)量誤差才會(huì)小 2如圖所示,甲、乙為兩個(gè)獨(dú)立電源的路端電壓U與通過(guò)它們的電流I的關(guān)系圖像,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.路端電壓都為U0時(shí),它們的外電阻相等 B.電流都是I0時(shí),兩電源的內(nèi)電壓相等 C.電源甲的電動(dòng)勢(shì)大于電源乙的電動(dòng)勢(shì) D.電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻 3下列給出多種用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù),處理方法既能減小偶然誤差,又直觀、簡(jiǎn)便的方法是( ) A.測(cè)出兩組I、U的數(shù)據(jù),代入方程組E=U1+I(xiàn)1r和E=U2+I(xiàn)2r,求出E和r B.多測(cè)幾組I、U的數(shù)據(jù),求出幾組E、r,最后分別求出其平均值 C.測(cè)出多組I、U的數(shù)據(jù),畫(huà)出U-I圖像,再根據(jù)圖像求出E、r D.多測(cè)幾組I、U的數(shù)據(jù),分別求出I和U的平均值,用電壓表測(cè)出斷路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢(shì)E,再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)電阻r 4如圖所示是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫(huà)出的U-I圖像,下列關(guān)于這個(gè)圖像的說(shuō)法中正確的是( ) A.縱軸截距表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì),即E=3 V B.橫軸截距表示短路電流,即I短=0.6 A C.根據(jù)r=E/I短,計(jì)算出待測(cè)電源內(nèi)阻為5 Ω D.根據(jù)r=||,計(jì)算出待測(cè)電源內(nèi)阻為1 Ω 5如圖所示,用一只電流表和兩個(gè)定值電阻測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,由于未考慮電流表的內(nèi)阻,其測(cè)量值E和r與真實(shí)值E0和r0相比較,正確的是( ) A.E=E0,r=r0 B.E>E0,r<r0 C.E=E0,r>r0 D.E>E0,r>r0 6在用伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,若線(xiàn)路器材接觸良好,某同學(xué)按下圖連接好電路,合上開(kāi)關(guān)以后,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)很大,電壓表示數(shù)為零,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭,兩電表的示數(shù)均無(wú)變化,產(chǎn)生這樣故障的原因是______________;又若在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)兩電表的示數(shù)正常,但移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭時(shí),兩電表的示數(shù)不變化,產(chǎn)生這樣故障的原因是________________。 7在“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材:電壓表V1(0~3 V),電壓表V2(0~15 V);電流表A1(0~0.6 A),電流表A2(0~3 A),滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω,2 A),滑動(dòng)變阻器R2(0~100 Ω,0.5 A),阻值為1 Ω的蓄電池,為了使測(cè)量出的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都盡可能準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表應(yīng)選______,電流表應(yīng)選______,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______。畫(huà)出本實(shí)驗(yàn)的電路圖,并簡(jiǎn)要說(shuō)出你的理由。 8某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R圖線(xiàn),其中R為電阻箱讀數(shù),I為電流表讀數(shù),由此可以得到E=______,r=______。 9一位同學(xué)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得并記錄以下6組數(shù)據(jù): I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中畫(huà)出U-I圖線(xiàn)并讀出電動(dòng)勢(shì)E=______;內(nèi)電阻r=______。 圖甲 (2)若不畫(huà)出圖線(xiàn),只選用其中兩組U和I數(shù)據(jù),可利用公式E=U+I(xiàn)r,算出E和r,這樣做可能得出誤差較大的結(jié)果。選用第______組和第______組數(shù)據(jù),求得E、r的誤差最大。 10現(xiàn)要按圖①所示的電路測(cè)量一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)E(約1.5 V)和內(nèi)阻r(約20 Ω),可供選擇的器材如下: 電流表、 (量程0~500 μA,內(nèi)阻約為500 Ω),滑動(dòng)變阻器R(阻值0~100 Ω,額定電流1.0 A),定值電阻R1(阻值約為100 Ω),電阻箱R2、R3(阻值0~999.9 Ω),開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。 由于現(xiàn)有電流表量程偏小,不能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求,為此,先將電流表改裝(擴(kuò)大量程),然后再按圖①電路進(jìn)行測(cè)量。 (1)測(cè)量電流表的內(nèi)組 按圖②電路測(cè)量的內(nèi)阻,以下給出了實(shí)驗(yàn)中必要的操作。 A.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S1 B.閉合開(kāi)關(guān)S1、S2 C.按圖②連接線(xiàn)路,將滑動(dòng)變阻器R的滑片調(diào)至最左端,R2調(diào)至最大 D.調(diào)節(jié)R2,使的示數(shù)為I1,記錄R2的值 E.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S2,閉合開(kāi)關(guān)S3 F.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使、的指針偏轉(zhuǎn)適中,記錄的示數(shù)I1 請(qǐng)按合理順序排列實(shí)驗(yàn)步驟(填序號(hào))______。 (2)將電流表 (較小量程)改裝成電流表 (較大量程) 如果(1)中測(cè)出的內(nèi)阻為468.0 Ω,現(xiàn)用R2將改裝成量程為0~20 mA的電流表 ,應(yīng)把R2調(diào)為_(kāi)_____Ω與并聯(lián),改裝后電流表 的內(nèi)阻RA為_(kāi)_____Ω。 (3)利用電流表 、電阻箱R3測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻用電流表 、電阻箱R3及開(kāi)關(guān)S按圖①所示電路測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)時(shí),改變R3的值,記錄下電流表 的示數(shù)I,得到若干組R3、I的數(shù)據(jù),然后通過(guò)作出有關(guān)物理量的線(xiàn)性圖像,求得電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。 ①請(qǐng)寫(xiě)出與你所作線(xiàn)性圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式__________。 ②請(qǐng)?jiān)谌鐖D所示的虛線(xiàn)框內(nèi)坐標(biāo)中作出定性圖像(要求標(biāo)明兩個(gè)坐標(biāo)軸所代表的物理量,用符號(hào)表示)。 ③圖中______表示E。圖中______表示r。 參考答案 1解析:選用電表時(shí)應(yīng)選用內(nèi)電阻較大的電壓表,內(nèi)阻較小的電流表,同時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值不能太大,太大不易調(diào)節(jié)。 答案:BD 2解析:根據(jù)歐姆定律可知外電阻R、路端電壓U與電流I的關(guān)系為R=,在U-I圖像中甲、乙兩圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0,U0),說(shuō)明兩電源的外電阻相等,選項(xiàng)A正確。圖像與U軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值表示電源電動(dòng)勢(shì)的大小,與I軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值表示電路中的短路電流,圖像的斜率大小表示電源內(nèi)電阻的大小(電動(dòng)勢(shì)與短路電流的比值)。由圖像可知,甲與U軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值比乙的大,表明甲的電動(dòng)勢(shì)大于乙的電動(dòng)勢(shì);甲與I軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值比乙的小,表明甲的短路電流小于乙的短路電流;圖線(xiàn)甲的斜率大于圖線(xiàn)乙的斜率,表明甲的內(nèi)阻大于乙的內(nèi)阻,可見(jiàn)選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。又電源的內(nèi)電壓等于通過(guò)電源的電流與電源內(nèi)阻的乘積,即U內(nèi)=Ir,因?yàn)榧椎膬?nèi)阻比乙的內(nèi)阻大,所以當(dāng)電流都為I0時(shí),甲電源的內(nèi)電壓較大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 答案:AC 3解析:A中只測(cè)量?jī)山M數(shù)據(jù)求出E、r,偶然誤差較大;B中計(jì)算E、r平均值雖然能減小誤差,但太繁瑣;D中分別求I、U的平均值是錯(cuò)誤的做法。 答案:C 4解析:由電源U-I圖像的物理意義可知A對(duì),B、C錯(cuò),根據(jù)r=||可得:r==1 Ω,故D對(duì)。 答案:AD 5解析:測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻有三種方法:一是用電流表和電壓表來(lái)測(cè)量;二是用一只電壓表來(lái)測(cè)量;三是用一只電流表來(lái)測(cè)量。當(dāng)不考慮電流表內(nèi)阻RA的影響時(shí),由全電路歐姆定律,得E=I1R1+I(xiàn)1r,E=I2R2+I(xiàn)2r。解得E=,r=。 當(dāng)考慮RA影響時(shí),由閉合電路歐姆定律,得E0=I1(R1+RA+r0),E0=I2(R2+RA+R0)。解得:E0=,r0=-RA。比較兩組結(jié)果知:E0=E,r0<r。 答案:C 6解析:(1)因?yàn)殡娏鞅硎緮?shù)很大,電壓表示數(shù)為零,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭,兩電表的示數(shù)均無(wú)變化,所以滑動(dòng)變阻器發(fā)生短路;(2)兩電表的示數(shù)正常,但移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭時(shí),兩電表示數(shù)不變化,可判斷滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭沒(méi)有連入電路中。 答案:滑動(dòng)變阻器短路 滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭沒(méi)有連入電路中 7解析:由待測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的大約值,從讀數(shù)要求出發(fā),不難選出電壓表用V1,電流表用A1來(lái)測(cè)量。由于滑動(dòng)變阻器R2允許通過(guò)的最大電流為0.5 A,從安全角度考慮,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R1。主要實(shí)驗(yàn)器材選定后,再考慮到中學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的電流表的內(nèi)阻RA均不能忽略,且很難達(dá)到RAr,故由于電流表的分壓作用帶來(lái)的系統(tǒng)誤差較大,在無(wú)特殊說(shuō)明情況下,一般均采用電流表內(nèi)接法。電路中為什么要接入定值小電阻R0?為了說(shuō)明問(wèn)題,先假定電源的電動(dòng)勢(shì)就是2 V,內(nèi)阻就是0.1 Ω,不考慮電流表內(nèi)阻的分壓影響。本處通過(guò)列表來(lái)說(shuō)明接入R0前后對(duì)測(cè)量值準(zhǔn)確度的影響。 答案:V1 A1 R1 電路圖如下圖所示 8解析:由歐姆定律有,E=I(R+r),R=-r。 由此知圖線(xiàn)的斜率為電動(dòng)勢(shì)E,縱軸截距大小為內(nèi)阻r, E==2.9 V,r=0.9 Ω。 答案:2.9 V 0.9 Ω 9解析:本題考查作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作圖線(xiàn)時(shí),應(yīng)把個(gè)別不合理的數(shù)據(jù)排除圖線(xiàn),如圖乙所示。由直線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)可讀出電動(dòng)勢(shì)E=1.45 V,再讀出直線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)的坐標(biāo)(U,I)連同得出的E值代入E=U+I(xiàn)r中,得到r=(E-U)/I≈0.70 Ω。選用第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的結(jié)果誤差最大。由圖知,當(dāng)過(guò)第3組和第4組數(shù)據(jù)作直線(xiàn)時(shí),此直線(xiàn)與原直線(xiàn)偏離最大,因此誤差最大。 圖乙 答案:(1)E=1.45 V r=0.70 Ω (2)3 4 (1)作圖線(xiàn)時(shí),應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在直線(xiàn)上,個(gè)別誤差大的點(diǎn)要舍去(例如本圖中的第4個(gè)點(diǎn))。 (2)縱坐標(biāo)可以不從零開(kāi)始,有效利用坐標(biāo)紙的空間。 (3)內(nèi)阻r要用r=||來(lái)求解。 10解析:(1)按題意知,采用的是替代法測(cè)電流表的內(nèi)阻,所以合理順序應(yīng)為:CBFEDA。 (2) 的內(nèi)阻為RA2=468.0 Ω,原最大量程為500 μA,再改裝成20 mA,則應(yīng)并聯(lián)一個(gè)分流電阻, R并==12 Ω, 改裝后的電流表的內(nèi)阻為RA==11.7 Ω。 (3)此問(wèn)靈活,答法多樣,合理即可。 答案:(1)CBFEDA (2)12 11.7 (3)解法一:①R3+RA=E()-r ②如圖所示。 ③直線(xiàn)斜率 縱軸截距的絕對(duì)值 解法二:①=(R3+RA)+ ②如圖所示。 ③直線(xiàn)斜率的倒數(shù) 縱軸截距除以斜率 解法三:①R3=E()-(r+RA) ②如圖所示。 ③直線(xiàn)的斜率 縱軸截距的絕對(duì)值與RA的差- 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