2024-2025學(xué)年高中物理課時作業(yè)12學(xué)生實驗：測量電源的電動勢和內(nèi)阻含解析教科版選修3-1

PAGEPAGE8課時作業(yè)12學(xué)生試驗：測量電源的電動勢和內(nèi)阻時間：45分鐘一、單項選擇題1．在“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的試驗中，為使試驗效果明顯且不損壞儀器，應(yīng)選擇下列哪種電源較好(A)A．內(nèi)阻較大的一般干電池B．內(nèi)阻較小的一般蓄電池C．小型溝通發(fā)電機(jī)D．小型直流發(fā)電機(jī)解析：為了使電路中路端電壓變更比較明顯，應(yīng)運(yùn)用內(nèi)阻較大的干電池．2.如圖所示是利用電壓表和電流表測定a、b兩節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻試驗時作出的U-I圖線，由圖線可知(A)A．Ea＞Eb，ra＞rbB．Ea＞Eb，ra＜rbC．Ea＜Eb，ra＞rbD．Ea＜Eb，ra＜rb解析：圖線與U軸的交點表示電動勢，故Ea＞Eb，圖線斜率的肯定值表示電源內(nèi)阻，即ra＞rb，故A正確．3．下列給出多種用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)，處理方法既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是(C)A．測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r，求出E和rB．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最終分別求出其平均值C．測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U-I圖象，再依據(jù)圖象求出E、rD．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E，再用閉合電路歐姆定律求出電池內(nèi)電阻r解析：A中只測量兩組數(shù)據(jù)求出E、r，偶然誤差較大；B中計算E、r平均值雖然能減小誤差，但太繁瑣；D中分別求I、U的平均值是錯誤的做法．4．如圖所示，是甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計的測量電池的電動勢和內(nèi)電阻的電路．電路中R1、R2為已知阻值的電阻．下列說法中正確的是(D)A．只有甲同學(xué)設(shè)計的電路能測出電池的電動勢和內(nèi)電阻B．只有乙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電池的電動勢和內(nèi)電阻C．只有丙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電池的電動勢和內(nèi)電阻D．三位同學(xué)設(shè)計的電路都能測出電池的電動勢和內(nèi)電阻解析：圖甲中可用E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，圖乙中可用E＝U1＋eq\f(U1,R1)r、E＝U2＋eq\f(U2,R2)r求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，而圖丙中可用E＝U1＋I(xiàn)1r、E＝U2＋I(xiàn)2r求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，故三位同學(xué)設(shè)計的電路都能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻，故D正確．5．“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的試驗中，下列留意事項中錯誤的是(B)A．應(yīng)選用舊的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的變更比較明顯B．應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C．移動變阻器的觸頭時，不能使滑動變阻器短路造成電流表過載D．依據(jù)試驗記錄的數(shù)據(jù)作U-I圖象時，應(yīng)通過盡可能多的點畫一條直線，并使不在直線上的點大致勻稱分布在直線兩側(cè)解析：該試驗電流表的內(nèi)阻對試驗沒有影響，電壓表的內(nèi)阻對試驗有影響，電壓表的內(nèi)阻越大，試驗的誤差越小，故應(yīng)選內(nèi)阻較大的電壓表．二、多項選擇題6．下圖是依據(jù)某次試驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U-I圖象，下列關(guān)于這個圖象的說法中正確的是(AD)A．縱軸截距表示待測電源的電動勢，即E＝3VB．橫軸截距表示短路電流，即I短＝0.6AC．依據(jù)r＝eq\f(E,I短)，計算出待測電源內(nèi)阻為5ΩD．依據(jù)r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))，計算出待測電源內(nèi)阻為1Ω解析：在U-I圖象中，在U軸的截距表示電路中電流為零時的路端電壓，即電源電動勢，故選項A正確；U-I圖象中在電流軸上的截距不肯定為短路電流，要留意坐標(biāo)原點是否為(0,0)，即是否路端電壓為零，故選項B、C錯誤；圖線的斜率的肯定值為該電源的內(nèi)阻，故選項D正確．7．如圖在測定電池的電動勢和內(nèi)電阻試驗的實物連接圖中，電流表和電壓表的正接線都尚未連接，為了做這個試驗，應(yīng)當(dāng)把(AC)A．電流表正接線柱與c點相連B．電流表正接線柱與b點相連C．電壓表的正接線柱與a點相連D．電壓表的正接線柱與c點相連解析：測量電池電動勢和內(nèi)阻的試驗電路如圖所示．所以電流表的正極接線柱應(yīng)與滑動變阻器的c或d連接，故選項A對，選項B錯；電壓表另一端應(yīng)接電源的正極，即a點，故選項C對，選項D錯．8．某同學(xué)欲采納如圖所示的電路完成相關(guān)試驗．圖中電流表的量程為0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω；電壓表的量程為3V，內(nèi)阻約6kΩ；?為小量程電流表；電源電動勢約3V，內(nèi)阻較小，下列電路中正確的是(AB)三、非選擇題9.用如圖所示電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻．電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)整滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起愛護(hù)作用．除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供運(yùn)用的試驗器材還有：(a)電流表(量程0.6A、3A)；(b)電壓表(量程3V、15V)；(c)定值電阻(阻值1Ω、額定功率5W)；(d)定值電阻(阻值10Ω、額定功率10W)；(e)滑動變阻器(阻值范圍0～10Ω、額定電流2A)；(f)滑動變阻器(阻值范圍0～100Ω、額定電流1A)．那么(1)要正確完成試驗，電壓表的量程應(yīng)選擇3V，電流表的量程應(yīng)選擇0.6A；R0應(yīng)選擇1Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是0～10Ω的滑動變阻器．(2)引起該試驗系統(tǒng)誤差的主要緣由是電壓表分流．解析：一節(jié)干電池的電動勢約為1.5V，故電壓表的量程應(yīng)選用3V，若選用10Ω的定值電阻，電路中的最大電流約0.15A，對電流表而言，選用0.6A量程，指針偏轉(zhuǎn)角度也較小，測量誤差較大，故應(yīng)選用1Ω的定值電阻，電流表選0.6A量程，滑動變阻器選用0～10Ω、額定電流2A．本試驗的系統(tǒng)誤差來源于電壓表分流造成的誤差．10．在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的試驗中，由于所用電壓表(視為志向電壓表)的量程較小，某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實物電路．(1)試驗時，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到最大值．(選填“最大值”“最小值”或“隨意值”)(2)變更電阻箱的阻值R，分別測出阻值R0＝10Ω的定值電阻兩端的電壓U.下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是2.(選填“1”或“2”)方案編號電阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)描點，繪出的eq\f(1,U)-R圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在eq\f(1,U)坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動勢E＝eq\f(1,kR0)，內(nèi)阻r＝eq\f(b,k)－R0.(用k、b和R0表示)解析：(1)電阻箱接入回路中的電阻越大，回路電流越小，起愛護(hù)電源，防止燒壞電壓表的作用．(2)方案1中電阻箱接入電路的電阻太大，電壓表示數(shù)太小，誤差太大．因此采納方案2.(3)由閉合電路歐姆定律可知eq\f(E,R0＋R＋r)＝eq\f(U,R0)，eq\f(1,U)＝eq\f(1,ER0)R＋eq\f(R0＋r,ER0)，所以eq\f(1,ER0)＝k，eq\f(R0＋r,ER0)＝b，解之得：E＝eq\f(1,kR0)，r＝eq\f(b,k)－R0.11．某愛好小組的同學(xué)用一個光伏電池(俗稱太陽能電池)在正常光照環(huán)境下給標(biāo)有“U”的小燈泡供電，發(fā)覺燈泡并不發(fā)光，檢查燈泡、線路均沒有故障．甲、乙同學(xué)對此現(xiàn)象的緣由進(jìn)行了猜想與分析后，均認(rèn)為電池內(nèi)阻可能太大．為了驗證猜想，甲同學(xué)用歐姆表干脆連接在電池的兩極，歐姆表的示數(shù)為30Ω；乙同學(xué)則先將靈敏電流表(內(nèi)阻可忽視)干脆連接在電池的兩極，測得電流為0.74mA，后將電壓表(內(nèi)阻約為50kΩ)單獨連接電池的兩極，測得電壓為1.48V，解得r＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.48,0.74×10－3)Ω＝2×103Ω.(1)依據(jù)甲、乙兩同學(xué)的測量所得數(shù)值推斷，此光伏電池的內(nèi)阻Rg大小應(yīng)A.A．略大于2kΩB．等于2kΩC．略小于2kΩD．略大于30ΩE．略小于30Ω(2)若你是愛好小組中的一員，為測定光伏電池的電動勢和內(nèi)阻，在上述甲、乙兩同學(xué)測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，請設(shè)計一個合理且具備操作性的試驗電路圖．供應(yīng)的試驗器材有：電流表A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻r1＝1Ω)；電流表A2(量程0～1mA，內(nèi)阻r2＝100Ω)；電阻箱R1(0～99.99Ω)；電阻箱R2(0～9999Ω)；導(dǎo)線若干、開關(guān)．請在虛線框中畫出測量光伏電池的電動勢和內(nèi)阻的試驗電路圖(所選用的器材請在圖中用對應(yīng)的符號標(biāo)出)．答案：見解析圖(3)多次變更電阻箱的阻值R，測出相應(yīng)的電流表讀數(shù)I.依據(jù)試驗測得的數(shù)據(jù)描點，繪出的eq\f(1,I)-R圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在eq\f(1,I)坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動勢E＝eq\f(1,k)，內(nèi)阻r＝eq\f(b,k)－r2(用題中所給字母表示)．解析：(1)由于用電壓表干脆測量時，所測得的電壓值略小于電動勢，因此由該值計算出來的電阻應(yīng)偏小，故說明電源內(nèi)阻應(yīng)略大于測量值，故選A.(2)因沒有給出電壓表，故應(yīng)采納電流表和電阻箱串聯(lián)的方式進(jìn)行測量；由于內(nèi)阻略大于2×103Ω，而電動勢約為1.5V，