物理必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律4 能源与可持续发展习题ppt课件

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习题课　测电源电动势和内阻的其他方法
　　　　　小明同学看到一个纽扣锂电池标称电动势为3 V，内阻约1 kΩ。为了较准确地测定其电动势和内阻，除待测电池外，还备有如下器材：A．电压表V1：量程为0～3 V，内阻很大B．电压表V2：量程为0～4 V，内阻很大C．电流表A1：量程为0～3 A，内阻约10 Ω
D．电流表A2：量程为0～0.6 A，内阻约2 ΩE．定值电阻R1：1 kΩF．定值电阻R2：50 kΩG．滑动变阻器R3：0～50 ΩH．滑动变阻器R4：0～5 kΩI．开关、导线若干
(1)要求测量尽可能准确，则电表应选用______、______；定值电阻选用______；滑动变阻器选用______。(填器材符号)(2)在虚线框中画出实验电路图。
(3)用图像处理数据，应作__________图像。(用测量物理量的符号表示)
解析：(1)(2)由题意可知，电池的内阻较大，故最大电流约几毫安，给定的电流表量程过大，无法进行测量，故采用电压表V1与R1并联测量电流；因电池内阻较大，故应使用总阻值较大的滑动变阻器R4控制电路中的电流，使用V2测量路端电压，则实验电路图如图所示。
1．为了测定电源电动势E、内阻r的大小并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图甲所示的电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R，电压表 V1的示数U1，电压表 V2的示数U2。根据记录数据计算出流过电阻箱的电流I，分别描绘了a、b两条U－I图线，如图乙所示。请回答下列问题：
(1)写出流过电阻箱的电流I的表达式____________；(2)小灯泡两端电压随电流变化的图像是______；(选填“a”或“b”)(3)根据图乙可以求得电源的电动势E＝_______ V，内阻r＝_______Ω，该电路中小灯泡消耗的最大功率为_______W。
(2)小灯泡两端电压随电流的增大而增大，所以选图线b。(3)图线a为电源路端电压随电路中电流变化的关系图线，图线a与纵轴的交点为电源的电动势，E＝3.0 V，图线a斜率的绝对值为电源的内阻，r＝2.0 Ω，图线a、b的交点表示U1＝U2，即电阻箱的阻值为0，此时小灯泡消耗的功率最大，P＝UI＝1.0 W。
所用器材为电流表G(内阻为Rg)和电流表A，滑动变阻器R，定值电阻R0，由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，但题目中只给出两个电流表，其中一个电流表G的内阻已知，可以把内阻已知的电流表和定值电阻R0串联改装成一个电压表。实验电路图如图所示。
　　　　　图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。S为开关，R为滑动变阻器，定值电阻R1和A1内阻之和为10 000 Ω(比电池内阻和滑动变阻器的总电阻大得多)，A2为理想电流表。
(1)按电路原理图在图乙实物图上连线。(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________(填“a端”“中央”或“b端”)。(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端c的位置，得到的数据如下表所示。
在图丙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2图线。
(4)利用所得图线求得电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______ Ω。(结果均保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流Im＝________A。(结果保留两位小数)解析：(1)实物图连接如图1所示。(2)实验前滑动变阻器接入电路的阻值应最大，故应将滑动变阻器的滑动端c移动至b端。
(3)I1－I2图线如图2所示。
2．(2022·江西九江二模)某探究性学习小组利用图1中的实验器材测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1 000 Ω，电阻R1＝9.9 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝2 Ω的定值电阻。
(1)请在图1中完成电路连线；(2)通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图像如图2，由I1－I2图像得到电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω。(结果保留2位有效数字)答案：(1)见解析
解析：(1)图1中完成电路连线如图。
(2)根据闭合电路欧姆定律E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，因为I1≪I2，化简可得E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，读出两坐标(60,0.12)和(260,0.05)代入方程可得E＝1.4 V，r＝1.5 Ω。
1．(2022·四川树德怀远中学高二阶段练习)图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
(1)已知毫安表表头的内阻为10 Ω，满偏电流为3 mA；R1滑动变阻器，R2为电阻箱(0～9999.9 Ω)，若将电阻箱R2的阻值调为990 Ω，改装后的电压表的量程为_______V；(2)电流表A有两种规格，A1(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω)和A2(量程3 A，内阻约为0.05 Ω)；滑动变阻器R1有两种规格，最大阻值分别为20 Ω和200 Ω。则电流表应选用______填(“A1”或“A2”)，R1应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器；
(3)实验步骤如下：①闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的滑动片移到左端；②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电流表的示数I2和毫安表表头的示数I1；③以I1为纵坐标，I2为横坐标，作I1－I2图线，如图乙所示；④根据图线求得电源的电动势E＝___________________________ V (保留三位有效数字)，内阻r＝____________________________Ω(保留两位有效数字)
1.48(1.44～1.52之间均对)　
0.88(0.84～0.92之间均对)　
解析：(1)将电阻箱R2与毫安表串联后改装成电压表，当阻值调为R2＝990 Ω，改装后的电表的量程为U＝Ig(R2＋Rg)＝3.0 V(2)根据图像可知，整个过程的电流不超过0.5 A，故电流表选A1；因电源内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择20 Ω的；(3)改装后的电压表的量程为3.0 V，电压表的内阻为RV＝R2＋Rg＝1 000 Ω，
2．(2022·天津静海一中高二期末)某同学设计实验测量一块铭牌数字模糊电池的电动势。(1)他先用多用表直流电压10 V挡直接接在该电池两极粗测电动势，读数如图甲，读出电源电动势为_______V；
(2)为了更准确地测量该电池的电动势，他从实验室里找到了下列实验器材：A． 电流表A1，量程0.6 A，内阻r1＝1.5 ΩB． 电流表A2，量程100 mA，内阻r2＝20 ΩC． 滑动变阻器RL(0～5 Ω)D． 定值电阻R1＝5 ΩE． 定值电阻R2＝50 ΩF． 开关一个、导线若干
(3)该同学设计了如图乙所示的实验电路：a．定值电阻R应当选择______(填“R1”或“R2”)；
b．闭合开关，调整滑动变阻器触头位置，把电流表A1的读数记做I1，电流表A2的读数记做I2，记录多组实验数据如下：
c．在坐标系中描点，并做出该电路的I1－I2图像如图丙。d．根据图丙得该电池的电动势E＝________________ V(结果保留两位有效数字)。
3.8(3.8～3.9均可)　
解析：(1)根据图甲读数为3.6 V；(3)由于回路中最大电流不能超过0.6 A，电动势约为3.6 V，根据欧姆定律可知回路中最小电阻约为6Ω，为了保护电路，定值电阻选择R1；根据闭合电路欧姆定律可知I1(r1＋R1＋r)＋I2r2＝E，
3．(2022·重庆模拟预测)实验室有若干内阻为Rg＝30 Ω、满偏电流为Ig＝30 mA表头(以下电路图中均用G表示)，某同学打算先将表头改装成电压表，再对电源输出电压、电动势和内阻进行测量。
(1)若将此表头改装成量程为6 V的电压表，需要________(“串联”或“并联”)一个_______Ω的电阻。(2)将改装后的两个电压表(以下电路图中均用V表示)和两个表头组成如图(a)所示电路图。图中与电压表并联的表头读数为20.0 mA，则电源的输出电压为________V。(3)现将改装后的电压表和电阻箱组成图(b)所示电路，调节电阻箱的阻值，记录多组电压表示数U和电阻箱读数R，描点后绘成图(c)所示
一次函数图像，测出斜率为k，纵截距为b，则电源电动势为______，内阻为__________(此问两空用“k”，“b”和电压表电阻RV表示)。
4．(2022·河南省杞县高中模拟预测)晓宁利用如图甲所示的电路图测量某电源的电动势和内阻，其中定值电阻R0(阻值约为10 Ω)，电阻箱R的调节范围为0～99.9 Ω，电压表V1、V2的量程分别为3 V,6 V，两电表的内阻很大。实验时晓宇完成了如下的操作：
(1)组装好实验器材后，将电阻箱的阻值调到最大，开关闭合，调节电阻箱使电压表V1的指针指到满偏，再增大电阻箱的阻值，读出两电压表V1、V2的示数U1、U2，反复调节记录多组实验数据。
(2)为了准确测量R0的阻值，晓宇利用(1)中的数据建立如图乙所示的坐标系并绘制图像，则图像与纵轴的交点应为_______；电路图甲中定值电阻的阻值R0＝_______Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)晓宇又利用(1)中的数据建立如图丙所示的坐标系并绘制图像，由图像可知该电源的电动势为E＝_______V，内阻为r＝_______Ω；内阻r的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(结果均保留两位有效数字)