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实验九1.(双选)某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω,连接电路的实物图如图7-5-4所示.该学生接线中错误的和不规范的做法是()图7-5-4A.滑动变阻器不起变阻作用B.电流表接线有错C.电压表量程选用不当D.电压表接线不妥【解析】由图中接线可知,滑动变阻器能起到变阻作用,电流表正、负极连错,电压表始终有读数,电压表量程为3V符合实验要求,电压表接线应接到开关外侧,故B、D两项中不规范.【答案】BD图7-5-52.用图7-5-5所示电路,测量一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:A.电流表(量程0.6A、3A);B.电压表(量程3V、15V);C.定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W);D.定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W);E.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A);F.滑动变阻器(阻值范围0~100Ω、额定电流1A).那么:(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择________V,电流表的量程应选择________A;R0应选择________Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器.(2)引起该实验系统误差的主要原因是_______________________________.【解析】(1)由于一节干电池的电动势为1.5V,故选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几欧左右,加上保护电阻,最大电流在0.5A左右,所以选量程为0.6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象.(2)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小.本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E测<E真,r测<r真.【答案】(1)30.610~10(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小3.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻提供的器材如图7-5-6(a)所示.图7-5-6(1)用实线代表导线把图(a)中的实物连接成测量电路.(两节干电池串联作为电源,图中有部分线路已连好)(2)图(b)中的6个点表示实验测得的6组电流I、电压U的值,按照这些实验值作出UI图线,由此图线求得的每节电池电动势E=________V,每节电池的内阻r=________Ω.(取3位有效数字)【解析】(1)测量电路的实物连接图如图甲所示.(2)按照实验值作出的UI图线如图乙所示.从图象可以得出,图线在U轴上的截距为2.96V,则每节电池的电动势为:E=12×2.96V=1.48V.图线斜率的绝对值为:k=2.96-2.01.32≈0.727.即电源的内阻为:r电=0.727Ω,每节电池的内阻为:r=12r电=0.364Ω.【答案】(1)见解析图(2)UI图线见解析1.480.3644.某研究性学习小组利用图7-5-7甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R1I图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此可以得到:E=________V,r=________Ω.图7-5-7【解析】由E=I(R+r)得,R=EI-r,则R-1I图象的斜率即为电池组电动势的大小,即E=2.4(或2.5)V,图象纵轴截距的绝对值为电池组的内阻r=1Ω.【答案】2.4(或2.5)15.用电流传感器和电压传感器可测干电池的电动势和内电阻.改变电路的外电阻,通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的路端电压和电流,输入计算机,自动生成UI图线,由图线得出电动势和内电阻.(1)记录数据后,打开“坐标绘图”界面,设x轴为“I”,y轴为“U”,点击直接拟合,就可以画出UI图象,得实验结果如图7-5-8甲所示.根据图线显示,拟合直线方程为:______,测得干电池的电动势为________V,干电池的内电阻为________Ω.图7-5-8(2)现有一小灯泡,其UI特性曲线如图乙所示,若将此小灯泡接在上述干电池两端,小灯泡的实际功率是多少?(简要写出求解过程;若需作图,可直接画在方格图中).【解析】(1)设直线方程为y=ax+b,把坐标(0,1.5)和(0.75,0)代入方程解得:a=-2,b=1.5,得出直线方程为y=-2x+1.5;由闭合电路的欧姆定律得:E=IR+Ir=U+Ir,对比图象可得:E=1.5V,r=2Ω.(2)在小灯泡的UI特性曲线坐标纸上作出电源的UI图线,如图所示,两图线的交点即为小灯泡接在该电源上工作时的电压与电流,由图象知,U=0.90V,I=0.30A,所以小灯泡工作时的功率为P=UI=0.90×0.30W=0.27W.【答案】(1)y=-2x+1.51.52(2)见解析6.(2013·湖南长沙)为了撰写关于废旧电池的暑期实践报告,某学校课题研究小组收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电路元件.现从这些材料中选取两个待测元件,一是电阻R0(约为2kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA).在操作台上还准备了如下实验器材:A.电压表V(量程4V,电阻RV约为4.0kΩ)B.电流表A1(量程100mA,电阻RA1约为5Ω)C.电流表A2(量程2mA,电阻RA2约为50Ω)D.滑动变阻器R1(0~40Ω,额定电流1A)E.电阻箱R2(0~999.9Ω)F.开关S一只、导线若干图7-5-9(1)为了测定电阻R0的阻值,小组的一位成员,设计了如图7-5-9所示的电路原理图,所选取的相应的器材(电源用待测的锂电池)均标在图上,其他成员发现他在器材选取中有不妥之处,你认为应该怎样调整?(2)在实际操作过程中,发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏,请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r.①请你在方框中画出实验电路图(标注所用器材符号);②为了便于分析,一般采用线性图象处理数据,请写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式:1U=________.【解析】(1)待测电阻约2kΩ,用3.7V电池供电时最大电流约为Im=ER=1.85×10-3A=1.85mA,因此电流表用A1量程太大,换用A2表.(2)①A1损坏,A2量程太小,因此只有电压表可作测量仪器.只有一块电表时电阻应选用电阻箱或至少两只已知阻值的固定电阻,电压表测路端电压.②由于没有电流表,所测数据为路端电压U和电阻箱的阻值R2,由E=U+UR2r得出路端电压U与R2的线性函数关系式:1U=1E+rE·1R2.【答案】(1)换用A2表(2)电路图见解析1E+rE·1R2
本文标题:2018届高考物理训练-实验9 测定电源电动势和内阻(含解析)
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