2019-2020年高中物理 每日一題之快樂暑假 第19天 實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻(含解析)新人教版選修1.doc
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2019-2020年高中物理 每日一題之快樂暑假 第19天 實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)阻(含解析)新人教版選修1 考綱要求:Ⅰ 難易程度:★★☆☆☆ 用如圖所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻。實驗器材:待測電源(電動勢約3 V,內(nèi)阻約2 Ω),保護電阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑動變阻器R,電流表A,電壓表V,開關(guān)S,導(dǎo)線若干。 實驗主要步驟: (a)將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān); (b)減小滑動變阻器在電路中的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I; (c)以U為縱坐標(biāo),I為橫坐標(biāo),作U–I圖線(U、I都用國際單位); (d)求出U–I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a。 回答下列問題:(1)電壓表最好選用________;電流表最好選用________ A.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約15 kΩ) B.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ) C.電流表(0~200 mA,內(nèi)阻約2 Ω) D.電流表(0~30 mA,內(nèi)阻約2 Ω) (2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,兩導(dǎo)線與滑動變阻器接線柱連接情況是_________。 A.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱 B.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱 C.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱 D.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱 (3)選用k、a、Rl、R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E=______________,r=__________,代入數(shù)值可得E和r的測量值。 【參考答案】(1)A C (2)B (3)ka k–R2 【試題解析】(1)電壓表并聯(lián)在電路中,故電壓表內(nèi)阻越大,分流越小,誤差也就越小,因此應(yīng)選內(nèi)阻較大的電壓表A;當(dāng)滑動變阻器接入電阻最小時,通過電流表電流最大,此時通過電流表電流大小約為,因此,電流表選擇C; (3)由閉合電路歐姆定律可知U=E–I(r+R2),對比伏安特性曲線可知,圖象的斜率為k=r+R2;則內(nèi)阻r=k–R2;令U=0,則有,由題意可知,圖象與橫軸截距為a,則有:,解得E=ka。 【知識補給】 測定電池的電動勢和內(nèi)阻的規(guī)律方法總結(jié) 1.實驗數(shù)據(jù)求E、r的處理方法 (1)列多個方程組求解,再求E、r的平均值。 (2)圖象法處理:以端電壓U為縱軸,干路電流I為橫軸,建系、描點、連線,縱軸截距為電動勢E,直線斜率k的絕對值為內(nèi)阻r。 2.注意事項 (1)為了使端電壓變化明顯,可使用內(nèi)阻較大的舊電池。 (2)電流不要過大,應(yīng)小于0.5 A,讀數(shù)要快。 (3)要測出不少于6組的(U,I)數(shù)據(jù),變化范圍要大些。 (4)若U–I圖線縱軸刻度不從零開始,則圖線和橫軸的交點不再是短路電流,應(yīng)根據(jù)r=確定。 (5)電流表要內(nèi)接(因為r很?。? 3.誤差來源 (1)偶然誤差:用圖象法求E和r時作圖不準(zhǔn)確。 (2)系統(tǒng)誤差:電壓表分流或電流表分壓。 在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中。 (1)備有如下器材 A.干電池1節(jié) B.滑動變阻器(0~20 Ω) C.滑動變阻器(0~1 kΩ) D.電壓表(0~3 V) E.電流表(0~0.6 A) F.電流表(0~3 A) G.開關(guān)、導(dǎo)線若干 其中滑動變阻器應(yīng)選____________,電流表應(yīng)選____________。(只填器材前的序號) (2)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U–I圖象如圖所示,由圖象可得電池的電動勢為_____ V,內(nèi)電阻為____________Ω。 用兩個定值電阻和電壓表可以測量電源的電動勢(約3 V)和內(nèi)阻。提供的主要器材有:電阻R1(2.0 Ω)、R2(9.0 Ω)、待測電源、電壓表、開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、導(dǎo)線若干,實驗電路如圖甲所示。 (1)根據(jù)電路圖,將未連接完整的實物圖連接完整。 (2)閉合開關(guān)S1,開關(guān)S2分別接到R1、R2兩電阻,電壓表的讀數(shù)分別為2.0 V、2.7 V,則測得電動勢為________V,內(nèi)阻為________ Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 某同學(xué)想測量某電池的電動勢E和內(nèi)阻r,選用器材如下: 電流表A1(量程50 mA,內(nèi)阻RA1約為10 Ω) 電流表A2(雙量程,一量程為20 mA,另一量程200 mA) 電阻箱R(0~999.9 Ω) 定值電阻R0(阻值為4.0 Ω) 開關(guān)兩個、導(dǎo)線若干 該同學(xué)設(shè)計了如圖所示電路,并進行如下操作: (1)實驗中電流表A2選擇________量程。 (2)將開關(guān)S1閉合,S2斷開,調(diào)整電阻箱R,記下電流表A1、A2的示數(shù)I1=30.0 mA、I2=120 mA,則電流表A1的內(nèi)阻RA1=________Ω。(結(jié)果保留一位小數(shù)) (3)保持S1閉合,再閉合S2,調(diào)整電阻箱R,記下電阻箱阻值分別為30.0 Ω、90.0 Ω時對應(yīng)的電流表A1的示數(shù)分別為25.0 mA、10.0 mA。由此可求得E=________V,r=________Ω。 (計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 在測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中,實驗室提供了合適的的實驗器材。 圖a 圖b 圖c (1)甲同學(xué)按圖a中的實線連接電路進行實驗,其中定值電阻的作用是______________。由電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I,畫出U–I圖線如圖b所示,可得電源的電動勢E=______V,內(nèi)電阻r=______Ω。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (2)乙同學(xué)因為粗心,多連接了一根導(dǎo)線,如圖a中的虛線所示。由電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I,畫出U–I圖線如圖c所示。乙同學(xué)分析了圖象出現(xiàn)異常的原因后,認(rèn)為由圖c也可以達到實驗?zāi)康?,則由圖c可得電源的電動勢E=________V,內(nèi)電阻r=________Ω。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路,電路中的各個器材元件的參數(shù)為電池組(電動勢約9 V,內(nèi)阻r約6 Ω)、電流表(量程2.0 A,內(nèi)阻rA =1.4 Ω)、電阻箱R1(0~99.9 Ω)、滑動變阻器R2(0~R)、開關(guān)三個及導(dǎo)線若干。他們認(rèn)為該電路可以用來測電源的電動勢、內(nèi)阻和R2接入電路的阻值。 (1)同學(xué)甲先利用該電路準(zhǔn)確地測出了R2接入電路的阻值。 他的主要操作步驟:先將滑動變阻器滑片調(diào)到某位置,接著閉合S、S2,斷開S1,讀出電流表的示數(shù)I;再閉合S、S1,斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值為4.0 Ω時,電流表的示數(shù)也為I。此時滑動變阻器接入電路的阻值為__________Ω。 (2)同學(xué)乙接著利用該電路測出了電源電動勢和內(nèi)電阻。 ①他的實驗步驟: a.在閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)電阻R1或R2至_______(選填“最大值”或“最小值”),之后閉合開關(guān)S,再閉合________(選填“S1”或“S2”); b.調(diào)節(jié)電阻_____(選填“R1”或“R2”),得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù); c.?dāng)嚅_開關(guān),整理實驗儀器。 ②圖乙是他由實驗數(shù)據(jù)繪出的圖象,由此可得電源電動勢E= _____V,內(nèi)阻r= ___Ω。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【參考答案】 (1)B E (2)1.5 (1)為了操作方便,應(yīng)選擇較小的滑動變阻器,故選用B,電路中電流較小,所以選用電流表E; (2)根據(jù),可知U–I圖象縱軸截距即為電動勢,圖象斜率絕對值即為內(nèi)阻r,所以E=1.5 V,。 (1)如圖所示 ?。?)3.0 1.0 (1)根據(jù)電路圖連接實物電路圖,如圖所示: (2)在閉合電路中,電源電動勢: 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得:及,解得:E=3.0 V,r=1.0 Ω。 (1)200 mA (2)12.0 (3)4.0 7.0 (1)由電路圖可知,當(dāng)開關(guān)斷開時,A2與并聯(lián)部分串聯(lián),則A2電流應(yīng)大于A1中電流,故A2量程應(yīng)選擇大于50 mA,故選200 mA; (2)根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可知,流過定值電阻的電流I=120 mA–30 mA=90 mA,并聯(lián)電路的電壓U=IR0, 則電流表A1內(nèi)阻; (3)電流表A1和電阻R0的并聯(lián)電阻為,由串并聯(lián)電路的特點和閉合電路歐姆定律可得,,代入數(shù)據(jù)解得E=4.0 V,r=7.0 Ω。 (2)由乙同學(xué)的電路接法可知,滑動變阻器左右兩部分并聯(lián)后與定值電阻串聯(lián),則可知,在滑片移動過程中,滑動變阻器接入電阻先增大后減小,則路端電壓先增大后減小,所以出現(xiàn)圖c所示的圖象,則由圖象可知,當(dāng)電壓為2.5 V時,電流為0.5 A,此時兩部分電阻相等,則總電流為I1=1 A;而當(dāng)電壓為2.4 V時,電流分別對應(yīng)0.33 A和0.87 A,則說明當(dāng)電壓為2.4 V時,干路電流為I2=0.33 A+0.87 A=1.2 A;則根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:2.5=E–r,2.4=E–1.2r,解得:E=3.0 V,r=0.50 Ω。 (1)4.0 (2)①最大值 S1 R1 ②9.0 5.8 (1)用等值替代法可測出R2接入電路的阻值,電阻箱的示數(shù)等于接入電路的阻值為4.0 Ω; (2)①要用電阻箱與電流表結(jié)合測量電動勢與內(nèi)阻,則要改變電阻箱的值,則在閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)電阻R1或R2至最大值,之后閉合開關(guān)S,再閉合S1。調(diào)節(jié)電阻R1得到一系列電阻值R和電流I的數(shù)據(jù); ②由閉合電路歐姆定律可得,即;由上式可知:圖線的斜率是電動勢的倒數(shù),圖象的斜率為,可得E=9.0 V,圖線在縱軸上的截距是,可得。- 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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