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粤教版高中物理必修第三册第4章第3节测量电源的电动势和内阻达标练含答案
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第四章 第三节A组·基础达标1.如图所示,是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内电阻的电路.电路中R1、R2为已知阻值的电阻.下列说法中正确的是( )A.只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻B.只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻C.只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻D.三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内电阻【答案】D【解析】图甲中可用E=I1(r+R1)、E=I2(r+R2)求得电源的电动势和内电阻,图乙中可用E=U1+·r、E=U2+·r求得电源的电动势和内电阻,而图丙中可用E=U1+I1r、E=U2+I2r求得电源的电动势和内电阻,故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻,D正确.2.在“测定电源的电动势和内阻”实验中,已连接好部分实验电路.(1)按如图甲所示的实验电路,把图乙中剩余的电路连接起来.(2)在图乙所示的电路中,为避免烧坏电表,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于____(填“A”或“B”)端.(3)如图所示是根据实验数据作出的U-I图像,由图可知,电源的电动势E=____V,内阻r=______Ω.【答案】(1)见解析图 (2)B (3)1.5 1.0【解析】(1)电路连接如图.(2)闭合开关前,滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大,故滑片应置于B端.(3)由图像可知,电源电动势为1.5 V,内阻r= Ω=1.0 Ω.3.在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图所示的实物电路.(1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到______(填“最大值”“最小值”或“任意值”).(2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值R0=10 Ω的定值电阻两端的电压为U.下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是______(填“1”或“2”).方案编号电阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点,绘出的-R图像是一条直线.若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E=______,内阻r=__________.(用k、b和R0表示)【答案】(1)最大值 (2)2 (3) -R0【解析】(1)实验中电阻箱起到改变电路中的总电阻和分压的作用,为了确保仪器的安全,应先将电阻箱的电阻调到最大值.(2)电压表的量程为3 V,故电阻箱两端的最小电压为6 V,根据串联电路的特点可知,=,解得R1=20 Ω,即电阻箱接入电路的最小阻值为20 Ω.在实验时,为了减小读数误差,所用电表的指针偏转角度一般不小于其量程的,当电压表示数为1 V时,由=,得R=80 Ω,即电阻箱接入电路的最大阻值为80 Ω,所以选择方案2较合理.(3)根据闭合电路欧姆定律可得E=(R0+R+r).变形为=·R+,由题意得斜率k=,截距b=,解得电动势E=,内阻r=-R0.4.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:A.待测的干电池(电动势约为1.5 V,内电阻小于1.0 Ω)B.电流表A1(量程0~3 mA,内阻Rg1=10 Ω)C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻Rg2=0.1 Ω)D.滑动变阻器R1(0~20 Ω,10 A)E.滑动变阻器R2(0~200 Ω,1 A)F.定值电阻R0(990 Ω)G.开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的a、b两个参考实验电路,其中合理的是________图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选________(填写器材前的字母代号).(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,且I2的数值远大于I1的数值),但坐标纸不够大,他只画了一部分图线,则由图线可得被测电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω.(3)若图线与纵坐标轴的交点等于电动势的大小,则图线的纵坐标应该为________.A.I1(R0+Rg1) B.I1·R0C.I2(R0+Rg2) D.I1·Rg1【答案】(1)b D (2)1.48 0.84 (3)A【解析】(1)上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,电路中电流最大为Im= A=1.5 A,故电流表至少应选择0~0.6 A量程;故应将3 mA电流表A1串联一个电阻,改装成电压表使用.电表流A2由于内阻较小,故应采用相对电源来说的外接法,故a、b两个参考实验电路,其中合理的是b;因为电源的内阻较小,所以应该采用最大值较小的滑动变阻器,有利于数据的测量和误差的减小.滑动变阻器应选D.(2)根据电路结构结合闭合电路欧姆定律知E=I1(Rg1+R0)+I2r,解得I1=-I2.所以图像的纵坐标截距=1.48×10-3,解得E=1.48 V.图像的斜率k==≈0.84×10-3,解得r≈0.84 Ω.(3)根据闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir,若图线与纵坐标轴的交点等于电动势的大小,则图线的纵坐标应该为路端电压,而U=I1(R0+Rg1),即图线的纵坐标应该为I1(R0+Rg1),故选A.B组·能力提升5.某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,串联了一个2.5 Ω的保护电阻R0,实验电路如图甲所示.(1)连好电路后,当该同学闭合开关时,发现电流表示数为0,电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错,接触良好且未发生短路;他用电压表检查电路,把两表笔分别接a、b或b、c或d、e时,示数均为0,把两表笔接c、d时,示数与电压表示数相同,由此可推断故障是____________.(2)在图乙中按电路原理图及用电压表检查电路时,把两表笔分别接c、d时的实物电路图(如图所示)以笔画线代替导线连接起来.(3)排除故障后,该同学顺利完成实验,测定得到下列数据,根据表中数据在下图中画出U-I图线,由图线知:电池的电动势为________,内阻为________.I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60【答案】(1)R断路 (2)如图甲所示(3)如图乙所示 1.50 V 0.50 Ω乙【解析】(1)闭合开关,发现电流表示数为0,电压表示数不为0,说明电路中有断路或者短路的地方,把两表笔接c、d时,示数与电压表示数相同,则c、d点通往电源的电路是通路,即R断路.(2)对照电路图连线即可,要注意电表的极性;实物图连线如图甲所示.(3)根据描点法作出I-U图像,如图乙所示.U-I图像的纵轴截距表示电源的电动势,故E=1.50 V.内阻和定值电阻之和等于图线的斜率,故r+R0==3.0 Ω,故r=3 Ω-2.5 Ω=0.50 Ω.