适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练49

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课时规范练49
1.某研究性学习小组欲较准确地测量一新型电池的电动势及其内阻(E约为10 V,r约为2 Ω),提供的器材有:电流表A(满偏电流100 mA,内阻rA=10 Ω),电阻箱R1(最大阻值10 Ω),电阻箱R2(最大阻值1 000 Ω),开关与导线若干。

(1)同学们根据给出的器材,设计出了如图所示的电路,图中电阻箱应选择　　　　(选填“R1”或“R2”)。 
(2)按电路图连接好电路,接通开关,改变电阻箱连入电路中的阻值,并记录电阻箱的阻值R及电流表的示数I,根据记录数据作出-R图像为一条直线,求得图像的纵截距为b,斜率为k,则电池电动势的表达式E=　　　　,内阻的表达式r=　　　　　。(用题目中给出的相应字母表示) 
答案 (1)R2
(2)-rA
解析 (1)根据给出的电路,由闭合电路欧姆定律可知,要保证电流表正常工作,回路的最小总电阻应为R'=Ω=100Ω,故应选最大阻值为1000Ω的电阻箱R2。
(2)由闭合电路欧姆定律有I=
变形得R+(rA+r)
可得k=,b=(rA+r)
解得E=,r=-rA。
2.某实验小组利用如图甲所示的电路图来测量电阻R0的阻值和电源的电动势E、内阻r。电流表A和电压表V均可视为理想电表,开关S1、S2闭合,S3断开,调节滑动变阻器R的滑片,记录电流表A的读数,电压表V的读数,根据所得的数据描绘出U-I关系图线如图丙中的Ⅰ所示,横轴的截距为b;开关S1、S3闭合,S2断开,调节滑动变阻器R的滑片,记录电流表A的读数,电压表V的读数,根据所得的数据描绘出U-I关系图线如图丙中的Ⅱ所示,两图像的交点为(a,c)。回答下列问题:

(1)下列说法正确的是　　　　。 
A.定值电阻R0的测量值偏小
B.合上开关之前,滑片必须置于滑动变阻器的最右端
C.图线Ⅰ与图线Ⅱ的交点表示回路的电流与路端电压
D.拆掉滑动变阻器R,把定值电阻R0直接接在电源两端,输出的功率为ac
(2)按照电路图甲,在图乙中用笔画线代替导线,把电路连接完成。
(3)由图丙可得R0=　　　　,电动势E=　　　　,内阻r=　　　　。(用图丙所给的坐标来表示) 
答案 (1)D
(2)图见解析
(3)
解析 (1)电流表A测量的是通过电阻R0的实际电流,因电流表可视为理想电表,所以没有分压,电压表测量的即为电阻R0两端电压,即定值电阻R0的测量值即为实际值,A错误;合上开关之前,滑动变阻器的阻值应调至最大值,滑片必须置于滑动变阻器的最左端,B错误;图线Ⅰ与图线Ⅱ的交点表示外电路的电阻等于R0,电源两端的电压即为电阻电压,此时滑动变阻器阻值为0,相当于拆掉滑动变阻器R,把定值电阻R0直接接在电源两端,输出的功率为ac,C错误,D正确。
(2)按照电路图甲,在图乙中用笔画线代替导线,电路连接如图所示。

(3)由图丙可得R0=,图像的斜率为,则c=E-a,可得电动势为E=,内阻为r=。
3.一节直径为8.0 mm、高度仅28.0 mm的小型充电电池,其上标有“400 mA·h”,为判断该电池容量(400 mA·h)是否达标,同时测量该电池的电动势E和内阻r,实验小组设计了如图甲所示的电路。其中,充电器的输出电压恒定,V是量程为1.0 V的理想电压表,R0为定值电阻(阻值10.0 Ω),R为精密电阻箱(最大阻值999.9 Ω),进行了以下实验,完成步骤中的填空:

甲
(1)将S掷于“2”,让电池充分放电,然后将S置于“1”为电池进行恒流充电。若充电时电压表V的示数为1.00 V,则充电电流I=　　　　 mA; 
(2)为保证充电电流不变,在电池充电的过程中,应让电阻箱的值　　　　(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”); 
(3)每隔10 min记录电压表V的示数U直到充电结束,作出U-t图像如图乙所示,可判断该电池的容量为　　　　 mA·h。(结果保留到整数) 
(4)将S掷于“2”,不断调整电阻箱,记下电阻箱的阻值R和电压表的相应示数U,算出的值,并作出-R图像如图丙所示,则电池充满电后的电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。(结果保留两位小数) 

答案 (1)100
(2)逐渐减小
(3)433
(4)1.25　1.25
解析 (1)图中电压表为理想电压表,流过电压表的电流为零,则充电电流为I=A=100mA。
(2)电池充电过程中,电池的电压逐渐增大,电路中除了电池外的其他部分电压减小,要保持电流不变,则应让电阻箱的值逐渐减小。
(3)利用割补法结合U-t图像可得用100mA电流充电时间为t=26×10min=h,则电池容量为E=100mAh=433mA·h。
(4)根据闭合电路欧姆定律得U=E,整理得R+,可得-R图像的斜率k=、纵轴截距b=,结合图像解得E=1.25V,r=1.25Ω。
4.(2022山东东营模拟)实验小组测量一水果电池的电源电动势和内阻,实验器材有:
水果电池(电动势约为3 V,内阻约为500 Ω)
电阻箱R(0~9 999 Ω)
电流表A1(量程为0~5 A,内阻约为0.02 Ω)
电流表A2(量程为0~5 mA,内阻约为2 Ω)
电流表A3(量程为0~500 μA,内阻约为20 Ω)
电压表(量程为0~3 V,内阻约为2 kΩ)
单刀单掷开关、单刀双掷开关、导线若干。
(1)电路设计:实验小组设计了图甲所示电路进行实验;
(2)电表选择:实验中,应该选择电流表　　　　进行实验; 
(3)电路连接:在图乙中用笔画线代替导线,将电阻箱和单刀双掷开关接入电路。

(4)实验小组将开关S1、S2闭合,开关S3掷于a,调节电阻箱R的阻值,得到一系列电压表的对应读数U,下列选项中实线是根据实验数据(U是电压表示数,I为电压表示数与对应电阻箱阻值的比值I=)描点作图得到的U-I图像,虚线是水果电池的路端电压U随电池中电流I变化的U-I图像(无电表影响的理想情况),U-I图像描述正确的是　　　　。 

(5)分析发现,该实验方案误差较大,需要进行调整。实验小组将开关S1闭合、S2断开,开关S3掷于b,调节电阻箱R的阻值,再得到一系列电流表的对应读数I,图丙为-R图像,根据该图像,测得该电源电动势和内阻分别为E=　　　　,r=　　　　。 

丙
答案 (2)A2　(3)图见解析　(4)B　(5)2.8 V　480 Ω
解析 (2)在将水果电池短路的情况下,有I==6mA,在接入电路后,控制电阻箱阻值,可以测量0~5mA范围的电流,故电流表选择A2。
(3)根据电路图,连接实物图如图所示。

(4)考虑到电压表分流,实线对应的真实情况,根据闭合电路欧姆定律得E真=U+r真,其中U是电压表示数,I为电压表示数与对应电阻箱阻值的比值I=,变式得到U=E真-I,则E测=E真 (5)调整后的实验电路,有E=I(r+RA+R),变式后,由题图丙可得V-1,解得E=2.8V,联立解得r+RA=480Ω,由于r≫RA,则r≈480Ω。