物理必修 第三册第2节 科学测量:电源的电动势和内阻达标测试

这是一份物理必修 第三册第2节 科学测量:电源的电动势和内阻达标测试，共8页。试卷主要包含了90，3 A，故应选电流表A，0－3，5　1等内容，欢迎下载使用。
4.2测定电源的电动势和内阻现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有：电流表，内阻为1.00 Ω；电压表；阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5；开关S；一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干。某同学设计的测量电路如图(a)所示。(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线，并标出导线1和其P端。(2)测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路，记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。数据如下表所示。根据表中数据，在图(c)中的坐标纸上将所缺数据点补充完整，并画出U­I图线。(3)根据U­I图线求出电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留两位小数)答案：　(1)连线如图所示(2)U­I图线如图所示(3)2.90(在2.89～2.91之间均可)1.03(在0.93～1.13之间均可)。(1)见尝试解答图，可先从原理图中选取一个回路如电源、电流表、电压表、开关进行连接，R1并联于电压表两端，最后再将R2至R5依次与R1串联后再与电压表并联。(2)作图过程略，图见尝试解答。(3)由U＝E－I(RA＋r)可知图中U­I图线的纵截距表示E、斜率的绝对值k＝RA＋r，故由图可得E＝2.90 V，r＝k－RA＝2.03 Ω－1.00 Ω＝1.03 Ω。某兴趣小组利用图甲所示电路测定一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约为6 V，电池内阻和待测电阻的阻值都约为10 Ω，且不超过10 Ω。可供选用的实验器材有：A.电流表A1(量程0～600 mA，内阻不计)；B.电流表A2(量程0～3 A，内阻不计)；C.电压表V1(量程0～6 V，内阻很大)；D.电压表V2(量程0～15 V，内阻很大)；E.滑动变阻器R(阻值0～100 Ω)；开关S一个，导线若干。该实验过程如下：(1)在连接电路前，先选择合适的器材，电流表应选用______，电压表应选用______。(填所选器材前的字母)(2) 按图甲正确连接好电路后，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小其接入电路的阻值，测出多组U和I的值，并记录相应的数据。以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图象。(3)断开开关S，将Rx改接在B、C之间，A与B用导线直接相连，其他部分保持不变。重复步骤(2)，得到另一条U­I图线，其斜率的绝对值为k。(4)根据上面实验数据结合图乙可得，电池的内阻r＝________Ω；用k和r表示待测电阻的关系式为Rx＝________。答案　(1)A　C　(4)10　k－r解析　(1)电池电压为6 V，为了减小测量误差，应选择电压表C；电路中最大电流为I＝＝0.3 A，故应选电流表A。(4)根据题图甲可得关系U＝E－Ir，所以U­I图象的斜率表示电池的内阻，则内阻为r＝ Ω＝10 Ω；将Rx改接在B、C之间，根据题意，则有关系式U′＝E－I′(Rx＋r)，则等效内阻为Rx＋r＝k，故Rx＝k－r。小明在做测量电源电动势和内阻的实验，已知干电池的电动势约为1.5 V，内阻约为0.3 Ω；电压表V(0～3 V，内阻约为3 kΩ)；电流表A(0～0.6 A，内阻为0.80 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)。(1)为了更准确地测出电源电动势和内阻。请在给出的虚线框中画出实验电路图。在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的U­I图线，由图可得出该电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留两位小数)(2)实验时由于________表的分流作用，导致电动势E和内阻r的测量值都小于其真实值。尝试解答　(1)如图所示__1.50__0.20__(2)电压。(1)因电流表的内阻是已知的，故可采用电流表外接电路。由题图可知E＝1.50 V，r＝－rA＝ Ω－0.80 Ω＝0.20 Ω。(2)电压表的分流作用，导致电动势E和内阻r的测量值都小于真实值。在测定一组干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A.电流传感器1B.电流传感器2C.定值电阻R0(3 kΩ)D.滑动变阻器R(0～20 Ω)E.开关和导线若干某同学发现上述器材中没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。(1)该同学利用测出的实验数据作出的I1­I2图线(I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I1远小于I2)如图乙所示，则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(2)若将图线的纵轴改为________，则图线与纵轴交点的物理含义即为被测电池电动势的大小。答案　(1)4.5　1.5　(2)I1R0解析　(1)由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，可得I1R0＝E－(I1＋I2)r，又I1远小于I2，故I1R0＝E－I2r，则I1＝－I2，即I1与I2间为线性关系，由数学知识可得，k＝－，b＝，由题图乙可知，b＝1.5 mA，k＝－0.5×10－3，解得E＝4.5 V，r＝1.5 Ω。(2)若将图象纵轴改为路端电压，即I1R0，则图线与纵轴交点的物理意义即为被测电源电动势的大小。某实验小组测定水果电池的电动势和内阻，所用的器材有：水果电池E：电动势约为1 V；电流表A：量程10 mA，内阻约为几欧；电压表V：量程1 V，内阻RV＝3 kΩ；滑动变阻器RP：最大阻值200 Ω；电阻箱R：最大阻值9999 Ω；开关S，导线若干。(1)该实验小组设计了如图1所示的电路，实验中无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现电流表的示数及变化均很小，且电压表的示数变化很小，分析其原因是______________________________________。(2)该实验小组经过分析设计了如图2所示的电路，实验步骤如下：第一步：闭合开关S，多次调节电阻箱，记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R，并计算出对应的与的值。第二步：以为纵坐标，为横坐标，作出­图线(用直线拟合)。第三步：求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。请回答下列问题：ⅰ.实验得到的部分数据如下表所示，其中当电阻箱的电阻R＝2000 Ω时电压表的示数如图3所示。读出数据，完成下表。答：①________________，②________________。 ⅱ.若根据­图线求得直线的斜率k＝2.0×103 Ω/V，截距b＝ V－1，则该水果电池的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω。尝试解答　(1)水果电池的内阻很大或滑动变阻器阻值较小__(2)ⅰ.①0.370__②2.7__ⅱ.1.0__2000。(1)无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数及变化均很小，且电压表的示数变化很小，说明电池的内阻远远大于滑动变阻器RP的最大阻值，即电池的内阻很大。(2)ⅰ.电压表示数U＝0.370 V，＝＝2.7 V－1。ⅱ.由闭合电路欧姆定律得E＝U＋r，即＝＋·＋·，根据­图线可得直线的斜率k＝，k＝2.0×103 Ω/V，截距b＝＋，b＝ V－1，代入数据解得该水果电池的电动势E＝1.0 V，内阻r＝2000 Ω。 老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：待测电源E、定值电阻R1(阻值未知)、电压表V(量程为0～3.0 V，内阻很大)、电阻箱R(0～99.99 Ω)、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、导线若干。某同学连接了一个如图1所示的电路，他接下来的操作是：将S2拨到a，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于图2所示的位置后，闭合S1，记录此时电压表示数为2.20 V；然后断开S1，保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，闭合S1，记录此时电压表的读数(电压表的示数如图3所示)，然后断开S1。(1)请你解答下列问题：图2所示电阻箱的读数为________Ω，图3所示的电压表读数为________V。由此可算出定值电阻R1的阻值为________Ω。(计算结果保留三位有效数字)(2)在完成上述操作后，该同学继续以下的操作：将S2切换到a，多次调节电阻箱，闭合S1，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据绘出了如图4所示的图象。由此可求得该电池组的电动势E及内阻r，其中E＝________V，电源内阻r＝________Ω。(计算结果保留三位有效数字)答案　(1)20　2.80　5.45　(2)2.86　0.270解析　(1)电阻箱的阻值等于2×10 Ω＝20 Ω，题图3所示电压表的示数为2.80 V，根据闭合电路欧姆定律得，R1＝＝5.45 Ω。(2)将定值电阻R1等效为电源内阻的一部分，电源电动势E＝U＋I(r＋R1)＝U＋(r＋R1)，＝＋·，由图象可知纵轴截距的倒数为电源电动势，所以E＝ V≈2.86 V；图线的斜率k＝＝ Ω/V＝2 Ω/V，解得r＝2 Ω/V·E－R1＝2×2.86 Ω－5.45 Ω＝0.270 Ω。