(江蘇專版)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 實(shí)驗(yàn)八 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻講義(含解析).doc
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測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 2.加深對閉合電路歐姆定律的理解。 二、實(shí)驗(yàn)器材 電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺。 突破點(diǎn)(一) 實(shí)驗(yàn)原理與操作 [例1] 用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動(dòng)勢約4.5 V,內(nèi)電阻約1 Ω)的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻,除待測電池組、電鍵、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用: A.電流表:量程0.6 A,內(nèi)電阻約1 Ω B.電流表:量程3 A,內(nèi)電阻約0.2 Ω C.電壓表:量程3 V,內(nèi)電阻約30 kΩ D.電壓表:量程6 V,內(nèi)電阻約60 kΩ E.滑動(dòng)變阻器:0~1 000 Ω,額定電流0.5 A F.滑動(dòng)變阻器:0~20 Ω,額定電流2 A (1)為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,電流表應(yīng)選用________,電壓表應(yīng)選用________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(均填儀器的字母代號)。 (2)下圖為正確選擇儀器后,連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小,還需在電路中用導(dǎo)線將__________和________相連、________和________相連、________和________相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表壞了,于是不再使用電流表,剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動(dòng)變阻器,重新連接電路,仍能完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應(yīng)電壓表的示數(shù)U。用圖像法處理采集到的數(shù)據(jù),為在直角坐標(biāo)系中得到的函數(shù)圖像是一條直線,則可以________為縱坐標(biāo),以________為橫坐標(biāo)。 [由題引知要點(diǎn)謹(jǐn)記] 4.考查利用電阻箱測E和r[對應(yīng)第(3)題] (1)畫出利用電阻箱和電壓表測量E和r的電路圖。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出關(guān)于R和U的函數(shù)關(guān)系式,如下: ①=+ ②U=E-r ③=R+ [解析] (1)因三節(jié)干電池的電動(dòng)勢約為4.5 V,故電壓表應(yīng)選D;因干電池放電電流不宜超過0.5 A,故電流表應(yīng)選A;由電壓表和電流表的測量范圍可知滑動(dòng)變阻器選用F即可。 (2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。所以還需要用導(dǎo)線將a與d相連,c與g相連,f與h相連。 甲 乙 (3)電阻箱代替滑動(dòng)變阻器,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖乙所示。根據(jù)閉合電路歐姆定律得U+r=E,整理可得三種情況: ①=+,以為縱坐標(biāo),為橫坐標(biāo),在直角坐標(biāo)系中圖像為一條直線; ②U=E-r,以U為縱坐標(biāo),為橫坐標(biāo),在直角坐標(biāo)系中圖像為一條直線; ③=R+,以為縱坐標(biāo),R為橫坐標(biāo),在直角坐標(biāo)系中圖像為一條直線。 [答案] (1)A D F (2)a d c g f h (3) [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.(2018連云港期末)利用如圖甲所示的電路測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,供選擇的器材有: A.電流表A(0~0.6 A) B.電壓表V1(0~3 V) C.電壓表V2(0~15 V) D.滑動(dòng)變阻器R1(0~15 Ω) E.滑動(dòng)變阻器R2(0~100 Ω) F.定值電阻R0=1 Ω G.開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用______,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______(選填相應(yīng)器材前的字母)。 (2)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)圖甲中電路圖已連接了部分器材,請用筆畫線代替導(dǎo)線,將乙圖中實(shí)物連接圖補(bǔ)充完整。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某位同學(xué)記錄了5組數(shù)據(jù),對應(yīng)的點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖丙上,請?jiān)谧鴺?biāo)紙上畫出UI圖線,并根據(jù)所畫圖線可得出干電池的電動(dòng)勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω。(計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字) 解析:(1)一節(jié)干電池電動(dòng)勢約為1.5 V,則電壓表應(yīng)選B;因電源內(nèi)阻較小,故為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選D。 (2)實(shí)物連接圖如圖1所示。 (3)UI圖像如圖2所示。 圖線與U軸的交點(diǎn)等于電動(dòng)勢,故電動(dòng)勢為1.48 V,圖線斜率的絕對值為1.60,大小等于內(nèi)阻與定值電阻R0之和,故干電池內(nèi)阻為0.60 Ω。 答案:(1)B D (2)見解析圖1 (3)見解析圖2 1.48(1.47~1.49均可) 0.60(0.57~0.63均可) 2.(2019沭陽模擬)用電流表和電壓表測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,備有下列器材: A.待測干電池(電動(dòng)勢約為1.5 V,內(nèi)阻小于1 Ω) B.電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約1 Ω) C.電壓表V(量程0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) D.滑動(dòng)變阻器R(0~20 Ω,10 A) E.開關(guān)和導(dǎo)線若干 (1)圖甲、乙是給出的兩個(gè)供選用的電路圖。為了較精確地測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用________(選填“甲”或“乙”)電路。 (2)正確選擇電路后,經(jīng)測量得出的數(shù)據(jù)如下表,請?jiān)趫D丙所示的坐標(biāo)紙上畫出UI圖像。利用圖像求出該干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為________V、________Ω。 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 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 (3)實(shí)驗(yàn)中用圖像法處理數(shù)據(jù)是為了減少______________(選填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”)。 解析:(1)為了較精確地測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,電池的內(nèi)阻不大,與電壓表、電流表內(nèi)阻相比較,電流表采用內(nèi)接法,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用乙電路。 (2)根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn),用直線連接如圖所示;則有U=E-Ir,電池的電動(dòng)勢等于截距E=b=1.46 V,電池的內(nèi)阻等于斜率r==0.73 Ω。 (3)實(shí)驗(yàn)中用圖像法處理數(shù)據(jù)是為了減少偶然誤差。 答案:(1)乙 (2)見解析圖 1.46 0.73 (3)偶然誤差 突破點(diǎn)(二) 數(shù)據(jù)處理和誤差分析 [例2] (2015江蘇高考)小明利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量一干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 (1)圖中電流表的示數(shù)為________A。 (2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下: U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在下面的方格紙上作出UI圖線。 由圖線求得:電動(dòng)勢E=________V;內(nèi)阻r=____________Ω。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),小明進(jìn)行了多次測量,花費(fèi)了較長時(shí)間,測量期間一直保持電路閉合。其實(shí),從實(shí)驗(yàn)誤差考慮,這樣的操作不妥,因?yàn)開________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析] (1)電流表選用量程為0~0.6 A,分度值為0.02 A,則其讀數(shù)為0.44 A。 (2)坐標(biāo)系選擇合適的標(biāo)度,根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出的UI圖線如圖所示。 圖線與縱軸交點(diǎn)為1.61 V,故E=1.61 V,由圖線的斜率=1.24知,電池內(nèi)阻為1.24 Ω。注意此處不要用圖像與縱軸交點(diǎn)值除以與橫軸交點(diǎn)值。 (3)長時(shí)間保持電路閉合,電池會(huì)發(fā)熱,電池內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化,干電池長時(shí)間放電,也會(huì)引起電動(dòng)勢變化,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大。 [答案] (1)0.44 (2)UI圖線見解析 1.61(1.59~1.63都算對) 1.24(1.22~1.26都算對) (3)通電時(shí)間較長會(huì)使干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻發(fā)生變化,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大 [由題引知要點(diǎn)謹(jǐn)記] 2.考查作圖和數(shù)據(jù)處理能力[對應(yīng)第(2)題] (1)作圖時(shí)縱坐標(biāo)起點(diǎn)為1.00 V。 (2)通過圖線獲取信息和處理數(shù)據(jù)。 ①在電源的UI圖線中,若兩坐標(biāo)軸均從零開始的,則圖線與U軸的截距為電源電動(dòng)勢,圖線與I軸的截距為電源的短路電流; ②若U軸不以零開始,則U軸截距仍為電動(dòng)勢,I軸截距不再是短路電流,則r=。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 3.(2018江蘇高考)一同學(xué)測量某干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 (1)圖1所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處。 (2)實(shí)驗(yàn)測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I,以及計(jì)算的數(shù)據(jù)見下表: R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A-1 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8 根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖2方格紙上作出R關(guān)系圖像。 由圖像可計(jì)算出該干電池的電動(dòng)勢為________ V;內(nèi)阻為________ Ω。 (3)為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果,在測出上述數(shù)據(jù)后,該同學(xué)將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端。調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33 A時(shí),電壓表的指針位置如圖3所示,則該干電池的電動(dòng)勢應(yīng)為________ V;內(nèi)阻應(yīng)為________ Ω。 解析:(1)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中,連接電路時(shí)應(yīng)將開關(guān)斷開,電阻箱的阻值調(diào)為最大,以確保實(shí)驗(yàn)儀器、儀表的安全。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I(R+r),整理可得 R=-r=E-r,即R圖像為直線。 描點(diǎn)連線后圖像如圖所示。 根據(jù)圖像可知r=1.2 Ω。 圖像的斜率為電動(dòng)勢E,在R圖像上取兩點(diǎn)(2,1.58)、(5,5.71),則E= V≈1.38 V。 (3)根據(jù)歐姆定律,得電流表的內(nèi)阻rA== Ω=0.2 Ω,由E=I(R+r′+rA)得R=E-(r′+rA),R圖像的斜率仍為電動(dòng)勢E,即E=1.38 V,而干電池的內(nèi)阻應(yīng)為r′=r-rA=1.0 Ω。 答案:(1)①開關(guān)未斷開;②電阻箱阻值為零。 (2)見解析圖 1.4(1.30~1.44均可) 1.2(1.0~1.4均可) (3)1.4[結(jié)果與(2)問第一個(gè)空格一致] 1.0[結(jié)果比(2)問第二個(gè)空格小0.2] 4.實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)備了下列器材: 待測干電池(電動(dòng)勢約1.5 V,內(nèi)阻約1.0 Ω) 電流表G(滿偏電流1.5 mA,內(nèi)阻10 Ω) 電流表A(量程0~0.60 A,內(nèi)阻約0.10 Ω) 滑動(dòng)變阻器R1(0~20 Ω,2 A) 滑動(dòng)變阻器R2(0~100 Ω,1 A) 定值電阻R3=990 Ω,開關(guān)S和導(dǎo)線若干 (1)某同學(xué)選用上述器材(滑動(dòng)變阻器只選用了一個(gè))測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,為了能較為準(zhǔn)確地進(jìn)行測量和操作方便,實(shí)驗(yàn)中選用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)是________。(填代號) (2)請?jiān)诜娇蛑挟嫵鲈撏瑢W(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖。 (3)如圖為該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I1I2圖線(I1為電流表G的示數(shù),I2為電流表A的示數(shù)),由該圖線可得:被測干電池的電動(dòng)勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω。 解析:(1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)起到明確的調(diào)節(jié)作用,并且還要易于調(diào)節(jié),故一般限流接法時(shí),滑動(dòng)變阻器最大阻值約為待測干電池內(nèi)阻10倍左右即可,故本題中應(yīng)選R1。 (2)本題中電流表G可與定值電阻串聯(lián)作為電壓表使用,再將滑動(dòng)變阻器與電流表A串接在電源兩端即可,如圖所示。 (3)由閉合電路歐姆定律可得: I1(R3+RG)=E-(I1+I(xiàn)2)r, 變形得:I1=-I2; 由數(shù)學(xué)知識可得:圖像中斜率的絕對值 |k|=;b=; 由題圖可知:b=1.4710-3; k=10-3=0.7510-3; 故解得:E=1.47 V,r=0.75 Ω。 答案:(1)R1 (2)見解析圖 (3)1.47 0.75 5.(2019無錫模擬)在做“測電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中, (1)先用多用電表粗測了干電池的電動(dòng)勢。 如圖1所示是測量時(shí)選擇開關(guān)與表頭指針?biāo)幍奈恢?,則該電池的電動(dòng)勢為____________V,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)將選擇開關(guān)撥到圖中的________擋位(選填“A”“B”“C”或“D”)。 (2)設(shè)計(jì)如圖2所示電路進(jìn)行測量。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器的滑片由M端向N端逐漸滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)逐漸增 大,電壓表的示數(shù)接近1.5 V并且?guī)缀醪蛔儯?dāng)滑片臨近N時(shí),電壓表示數(shù)急劇變化。出現(xiàn)這種問題,應(yīng)更換一個(gè)總阻值比原來______(選填“大”或“小”)的滑動(dòng)變阻器。 (3)更換(2)中滑動(dòng)變阻器后,記錄分布均勻的8組電流表示數(shù)(I)以及電壓表示數(shù)(U),在數(shù)據(jù)處理軟件中,以U為縱軸,以I為橫軸,經(jīng)擬合得到直線U=1.487 5-1.502 5I,則電源電動(dòng)勢的測量值是__________ V,內(nèi)電阻的測量值是__________ Ω。(均需保留三位有效數(shù)字) 解析:(1)根據(jù)電壓擋所選量程,可知多用電表的分度值為0.05 V,根據(jù)指針?biāo)肝恢?,可知電源的電?dòng)勢約為1.46 V;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后多用電表的指針應(yīng)該撥到交流電壓最大擋或OFF擋,故應(yīng)選A。 (2)電壓表的讀數(shù)接近電動(dòng)勢,說明滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值遠(yuǎn)大于電源的內(nèi)阻,所以應(yīng)選擇一個(gè)較小阻值的滑動(dòng)變阻器。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,U=E-Ir=1.487 5-1.502 5I,則電源電動(dòng)勢約為1.49 V,內(nèi)阻為1.50 Ω。 答案:(1)1.46 A (2)小 (3)1.49 1.50 突破點(diǎn)(三) 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 [例3] 某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示,其中,虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì)○ 改裝的電流表○ ,○ 為標(biāo)準(zhǔn)電壓表,E為待測電池組,S為開關(guān),R為滑動(dòng)變阻器,R0是標(biāo)稱值為4.0 Ω的定值電阻。 (1)已知靈敏電流計(jì)○ 的滿偏電流Ig=100 μA、內(nèi)阻rg=2.0 kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA,應(yīng)并聯(lián)一只________Ω(保留一位小數(shù))的定值電阻R1。 (2)根據(jù)圖甲,用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路。 (3)某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示: 測量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 電壓表讀數(shù)U/V 5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 改裝表讀數(shù)I/mA 20 40 60 80 100 120 140 160 該小組借鑒“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的方法(逐差法),計(jì)算出電池組的內(nèi)阻r=________Ω(保留兩位小數(shù));為減小偶然誤差,逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________________________。 (4)該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)際阻值對測量結(jié)果的影響,用一已知電動(dòng)勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組,通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn):電動(dòng)勢的測量值與已知值幾乎相同,但內(nèi)阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是________。(填選項(xiàng)前的字母) A.電壓表內(nèi)阻的影響 B.滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小 C.R1的實(shí)際阻值比計(jì)算值偏小 D.R0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大 [答案] (1)1.0 (2)如圖所示 (3)1.66 充分利用已測得的數(shù)據(jù) (4)CD [由題引知要點(diǎn)謹(jǐn)記] 1.考查知識點(diǎn)的創(chuàng)新[對應(yīng)第(1)題] 借助測定電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn),考查了電流表的改裝,電流表改裝的原理為:并聯(lián)一只電阻R1,Igrg=(I-Ig)R1,即R1=\f(Igrg,I-Ig)。 2.數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新[對應(yīng)第(3)題] (1)“逐差法”一般應(yīng)用在通過紙帶求解加速度的實(shí)驗(yàn)中,本實(shí)驗(yàn)所記錄的數(shù)據(jù)中的讀數(shù)中依次相差20 mA。所以也可采用逐差法計(jì)算電池組的內(nèi)阻。 (2)根據(jù)電源的伏安特性曲線可知,電源的內(nèi)阻 r=-R0,結(jié)合逐差法可得, r+R0=4 =≈5.66 Ω, 所以r≈1.66 Ω。 (3)采用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)能夠充分利用已測得的數(shù)據(jù),以減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差。 3.誤差分析的創(chuàng)新[對應(yīng)第(4)題] 電動(dòng)勢測量值誤差很小,說明電壓表分流產(chǎn)生的誤差可以忽略不計(jì);通過電源的電流的測量值小于真實(shí)值,即與電流計(jì)并聯(lián)的電阻R1的實(shí)際值小于計(jì)算值;由電源內(nèi)阻的計(jì)算式r= -R0知,若R0標(biāo)稱值比實(shí)際值小,會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻測量值總是偏大。 還可以用以下幾種方法測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 安阻法 伏阻法 伏伏法 電路圖 原理 E=I(R+r) E=U+r E=U1+U2+r E=U1′+r 誤差 E測=E真,r測>r真 E測<E真,r測<r真 沒有系統(tǒng)誤差 [集訓(xùn)沖關(guān)] 6.(2019南京模擬)利用電壓表和電阻箱可以測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,某同學(xué)找到了如下的器材:電池組(電動(dòng)勢約為6.0 V,內(nèi)阻約為1 Ω),靈敏電流計(jì)G(滿偏電流Ig=100 μA,內(nèi)阻Rg=100 Ω),定值電阻R1(R1=1 Ω),定值電阻R2(R2=59.9 kΩ),變阻箱R3(阻值范圍0~9.9 Ω可調(diào)),開關(guān)、導(dǎo)線若干。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)還需要一個(gè)合適的電壓表,于是把上述G表改裝成電壓表。 (1)將G表改裝成量程為6 V的電壓表,需將G表與______(選填“R1”“R2”或“R3”)串聯(lián)。 (2)為了準(zhǔn)確地測量出電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,請?jiān)趫D甲虛線框中把實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整,并在對應(yīng)的電阻旁邊標(biāo)上R1、R2或R3,如果為變阻箱,請補(bǔ)充完整其符號。 (3)某次測量,電壓表示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為______V。 (4)經(jīng)過多次測量,得出圖丙所示的圖像,由圖像可求得該電池組的電動(dòng)勢為________V,內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 解析:(1)靈敏電流計(jì)G(滿偏電流Ig=100 μA,內(nèi)阻Rg=100 Ω)改裝成量程為6 V的電壓表,則有R== Ω=59.9 kΩ,故需將G表與R2串聯(lián)。 (2)根據(jù)題意可知,本實(shí)驗(yàn)中采用電阻箱與改裝后的電壓表并聯(lián)進(jìn)行分析,并且采用R1與電源串聯(lián)充當(dāng)保護(hù)電阻使用;故電路圖如圖所示。 (3)由題圖乙知,電壓表分度值為0.2 V,其讀數(shù)為0.222 V=4.4 V。 (4)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知:U=E-(r+R1),變形可得=+,則由圖像性質(zhì)可知=0.2,==0.5,解得該電池組的電動(dòng)勢為E=5.0 V,內(nèi)阻為r=1.5 Ω。 答案:(1)R2 (2)見解析圖 (3)4.4 (4)5.0 1.5 7.(2019蘇北四市一模)測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,電路如圖甲所示,MN為一段粗細(xì)均勻、電阻率較大的電阻絲,定值電阻R0=1.0 Ω,調(diào)節(jié)滑片P,記錄電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I及對應(yīng)的PN長度x,繪制了UI圖像如圖乙所示。 (1)由圖乙求得電池的電動(dòng)勢E=_____V,內(nèi)阻r=_____Ω。 (2)實(shí)驗(yàn)中由于電表內(nèi)阻的影響,電動(dòng)勢測量值________其真實(shí)值(選填“大于”“等于”或“小于”)。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可繪出 x圖像,如圖丙所示。圖像斜率為k,電阻絲橫截面積為S,可求得電阻絲的電阻率ρ=________,電表內(nèi)阻對電阻率的測量________(選填“有”或“沒有”)影響。 解析:(1)由閉合電路歐姆定律可知:U=E-I(r+R0);則可知,題圖乙中的圖像與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢,故E=1.49 V;圖像的斜率表示電池內(nèi)電阻與定值電阻總阻值,則r+R0= Ω=1.45 Ω,解得r=1.45 Ω-1.0 Ω=0.45 Ω。 (2)由題圖可知,伏安法測電阻采用電流表內(nèi)接法,由于電壓表分流作用,電流表測量值偏小,當(dāng)外電路短路時(shí),電流測量值等于真實(shí)值,電源的UI圖像如圖所示,由圖像可知,電動(dòng)勢測量值小于真實(shí)值,電源內(nèi)阻測量值小于真實(shí)值。 (3)根據(jù)歐姆定律可知,電阻R==;則可知k=,解得:ρ=kS;若考慮電表內(nèi)阻,則圖像的斜率不變,所以得出對電阻率沒有影響。 答案:(1)1.49 0.45 (2)小于 (3)kS 沒有 8.(2018南通二模)測量某電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻,提供實(shí)驗(yàn)器材如下: A.待測電源(電動(dòng)勢約12 V、內(nèi)阻約1 Ω、額定電流2 A) B.電流表A(量程1 A) C.電流表G(量程1 mA、內(nèi)阻約50 Ω) D.電阻箱(0~99 999.9 Ω) E.滑動(dòng)變阻器(0~20 kΩ) F.滑動(dòng)變阻器(0~1 kΩ) H.滑動(dòng)變阻器(0~50 Ω) J.定值電阻(阻值5 Ω) K.定值電阻(阻值100 Ω) L.開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)電流表改裝成電壓表,需要測量電流表內(nèi)阻Rg,實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的電路,實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①連接好電路,閉合開關(guān)S1前,滑動(dòng)變阻器R1的滑片應(yīng)移到__________(選填“最左端”或“最右端”)。 ②閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)R1使電流表G滿偏。 ③閉合S2,保持R1阻值不變,調(diào)節(jié)電阻箱R2的阻值,使得電流表G半偏,讀出電阻箱示數(shù)R,則電流表G的內(nèi)阻Rg=________。 (2)將電流表G改裝成量程15 V的電壓表,已測得Rg=52.0 Ω,則圖乙電路中電阻箱R2的取值應(yīng)為__________ Ω。 (3)用圖乙電路測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻,滑動(dòng)變阻器R3選用________;定值電阻R0選用________(選填器材序號)。 (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)作出電壓表讀數(shù)U與電流表A讀數(shù)I間的關(guān)系圖像(圖像未畫出),由圖像讀出I=0時(shí)U=12.1 V,圖線斜率絕對值為5.9 V/A,則電源電動(dòng)勢E=________V,電源內(nèi)阻r=________Ω。 解析:(1)滑動(dòng)變阻器R1的滑片移到最左端時(shí)接入電路的電阻最大,故閉合開關(guān)S1前,滑動(dòng)變阻器R1的滑片移到最左端;閉合S2,電阻箱R2與電流表G并聯(lián),當(dāng)電流表G半偏時(shí),即電流表中電流為原來的一半,則另一半電流流過電阻箱R2,電阻箱R2與電流表G中電流相同,故電阻值也相等。 (2)將電流表G改裝成量程為15 V的電壓表后,表的總電阻R== Ω=1.5104 Ω,與電流表G串聯(lián)的電阻箱R2=R-Rg=14 948 Ω。 (3)滑動(dòng)變阻器的總阻值小,便于精細(xì)調(diào)節(jié),故選H;因電流表量程為1 A,定值電阻若選100 Ω,則測量電流的大小及大小變化范圍就非常小,故定值電阻應(yīng)選J。 (4)由題圖乙知,將定值電阻等效為電源內(nèi)阻,I=0時(shí),路端電壓即為電動(dòng)勢E=U=12.1 V,圖線斜率絕對值為等效內(nèi)阻的大小,則電源實(shí)際內(nèi)阻為r=5.9 Ω-5 Ω=0.9 Ω。 答案:(1)最左端 R (2)14 948.0 (3)H J (4)12.1 0.9- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 江蘇專版2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 實(shí)驗(yàn)八 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻講義含解析 江蘇 專版 2020 高考 物理 一輪 復(fù)習(xí) 第七 實(shí)驗(yàn) 測量 電源 電動(dòng)勢 內(nèi)阻 講義 解析
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