2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課時作業(yè)39測定電源的電動勢和內(nèi)阻含解析魯科版

PAGEPAGE8課時作業(yè)39試驗(yàn)：測定電源的電動勢和內(nèi)阻時間：45分鐘1．為測定一節(jié)新干電池的電動勢和內(nèi)阻(已知該干電池的內(nèi)阻相當(dāng)小，額定電流為0.7A)，可供選擇的器材有：A．電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻為10kΩ)；B．電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻為20kΩ)；C．電流表(量程0～0.8A，內(nèi)阻約為0.5Ω)；D．電流表(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)；E．滑動變阻器(最大電阻為10Ω，額定電流為0.7A)；F．滑動變阻器(最大電阻為2kΩ，額定電流為0.2A)；G．定值電阻R0＝1Ω；H．開關(guān)、導(dǎo)線若干．(1)要使試驗(yàn)誤差較小且操作便利，可選擇的器材是ACEGH(填器材前的字母)．(2)下圖中的電路圖應(yīng)選擇D(填選項(xiàng)字母)．(3)試驗(yàn)測得9組數(shù)據(jù)，已標(biāo)在下圖的坐標(biāo)系中，請?jiān)趫D中連線，從圖中可得電池內(nèi)阻r＝0.14(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)Ω.解析：(1)依據(jù)電池電動勢的常規(guī)數(shù)值及額定電流值，可知電壓表選A，電流表選C；滑動變阻器選總阻值較小且額定電流值夠用的，所以選E；再選擇定值電阻作為愛護(hù)電阻，開關(guān)、導(dǎo)線是試驗(yàn)必備器材，故選ACEGH.(2)電路連接方式中，電流表應(yīng)相對電源外接，愛護(hù)電阻與電源干脆串聯(lián)增加電源的等效內(nèi)阻，故D正確．(3)將圖中各點(diǎn)用直線擬合，可得E≈1.5V，R0＋r＝eq\f(1.5－0.7,0.7)Ω，r≈0.14Ω.答案：圖略2．在測量一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)阻r的試驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)電路．(1)依據(jù)圖甲試驗(yàn)電路，請?jiān)趫D乙中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接．答案：見解析圖(2)試驗(yàn)起先前，應(yīng)先將滑動變阻器的滑片P移至a(選填“a”或“b”)端．(3)合上開關(guān)S1，S2接圖甲中的1位置，變更滑動變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應(yīng)的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，變更滑動變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應(yīng)的電流表示數(shù)．在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖丙所示，兩直線與縱軸的截距分別為UA、UB，與橫軸的截距分別為IA、IB.①S2接1位置時，作出的U-I圖線是圖丙中的B(選填“A”或“B”)線；②S2接1位置時，測出的電池電動勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，緣由是電流表(選填“電壓”或“電流”)的示數(shù)偏小(選填“大”或“小”)．解析：(1)實(shí)物連線圖如圖所示(2)為愛護(hù)電流表，試驗(yàn)起先前，應(yīng)將滑片P移至電阻最大的a端．(3)①當(dāng)S2接1位置時，可把電壓表與電源看作一個等效電源，依據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U斷可知，電動勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實(shí)值，所以作出的U-I圖線應(yīng)是B線；②測出的電池電動勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，緣由是電壓表的分流，結(jié)果使電流表的示數(shù)偏?。?．某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻，從試驗(yàn)室找到以下器材：一個滿偏電流為100μA，內(nèi)阻為2500Ω的表頭，一個開關(guān)，兩個電阻箱(0～999.9Ω)和若干導(dǎo)線．(1)由于表頭量程偏小，該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50mA的電流表，則應(yīng)將表頭與電阻箱并聯(lián)(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，并將該電阻箱阻值調(diào)為5.0Ω.(2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進(jìn)行測量，試驗(yàn)電路如圖甲所示，通過變更電阻R測相應(yīng)的電流I，且作相關(guān)計(jì)算后一并記錄如下表．123456R/Ω95.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.421.401.361.331.261.20①依據(jù)表中數(shù)據(jù)，圖乙中已描繪出四個點(diǎn)，請將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖乙中，并畫出IR-I圖線．答案：見解析圖②依據(jù)圖線可得電池的電動勢E是1.53V，內(nèi)阻r是6.7Ω.解析：(1)電流表擴(kuò)大量程的原理是并聯(lián)分流，所以表頭應(yīng)與電阻箱并聯(lián)，則IgRg＝(I－Ig)R，所以R＝eq\f(Ig,I－Ig)Rg＝eq\f(1×10－4,5×10－2－1×10－4)×2500Ω≈5.0Ω.(2)描點(diǎn)連線如圖所示，由E＝IR＋I(xiàn)r可知本試驗(yàn)的原理公式為IR＝－Ir＋E，所以直線與縱軸的截距為電動勢，大小為1.53V，斜率大小為電源內(nèi)阻，大小為6.7Ω.4．某物理愛好小組利用圖甲所示電路測定干電池的電動勢和內(nèi)阻．可供選擇的器材如下：A．待測干電池(電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為0.5Ω)B．電壓表V1(量程為0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)C．電壓表V2(量程為0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ)D．電阻箱R1(調(diào)整范圍0～999.9Ω)E．定值電阻R0＝5ΩF．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干(1)為了盡可能減小測量誤差，電壓表應(yīng)選用B(填“B”或“C”)．(2)請完成下列主要試驗(yàn)步驟：①按圖甲所示電路，先將開關(guān)S斷開(填“閉合”或“斷開”)，然后將電路連接好；②閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱，讀出其阻值R1和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1；③調(diào)整電阻箱，讀出其阻值R2和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U2；如此反復(fù)多次試驗(yàn)，測得多組數(shù)據(jù)．(3)利用測得的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出電壓表示數(shù)的倒數(shù)eq\f(1,U)與電阻箱的阻值R的關(guān)系圖線如圖乙所示，則干電池的電動勢E＝eq\f(b,aR0)，內(nèi)阻r＝b－R0.(結(jié)果用a、b和R0表示)解析：(1)待測干電池的電動勢約為1.5V，故電壓表選用B.(2)連接電路時應(yīng)將開關(guān)斷開．(3)由閉合電路歐姆定律得E＝U＋eq\f(U,R0)(R＋r)，可得eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,R0)))＋eq\f(1,ER0)R，則eq\f(1,ER0)＝eq\f(a,b)，eq\f(1,E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,R0)))＝a，解得，E＝eq\f(b,aR0)，r＝b－R0.5．某物理探討小組嘗試?yán)靡粋€電流計(jì)精確地測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻．已知干電池的電動勢約為1.5V，內(nèi)阻幾歐姆，可利用的器材有：A．電流計(jì)G(量程Ig＝30mA，內(nèi)阻Rg未知)；B．電阻箱R(0～99.99Ω)；C．定值電阻R0(R0＝30Ω)；D．開關(guān)與導(dǎo)線若干．回答下列問題：(1)該小組首先設(shè)計(jì)如圖甲所示的電路圖．閉合開關(guān)S，將電阻箱的阻值調(diào)到17.00Ω時，電流計(jì)恰好滿偏；將電阻箱的阻值調(diào)到42.00Ω時，電流計(jì)指針指在如圖乙所示位置，則電流計(jì)的讀數(shù)為20.0mA.由以上數(shù)據(jù)可得到干電池電動勢E＝1.5V.(2)該小組發(fā)覺圖甲所示電路無法測量電源的內(nèi)阻，緣由是G表內(nèi)阻未知．于是他們又設(shè)計(jì)了一個電路測量干電池的內(nèi)阻，如圖丙所示．(3)依據(jù)圖丙連接好電路后，閉合開關(guān)S，變更電阻箱的阻值R，讀出對應(yīng)的電流計(jì)的讀數(shù)I，然后在圖丁的坐標(biāo)系中作出eq\f(1,I)－eq\f(1,R)的圖線．(4)結(jié)合兩個試驗(yàn)電路圖的數(shù)據(jù)，可求出電流計(jì)內(nèi)阻Rg＝30Ω，干電池內(nèi)阻r＝3Ω.解析：(1)由題圖乙所示表盤可知，其分度值為1mA，示數(shù)為20.0mA；由閉合電路歐姆定律可知E＝I(r＋Rg＋R)，由題意可知E＝30×10－3×(r＋Rg＋17.00Ω)，E＝20×10－3×(r＋Rg＋42.00Ω)，解得E＝1.5V.(2)由閉合電路歐姆定律可以求出r＋Rg，由于不知電流計(jì)內(nèi)阻Rg，無法求出電源內(nèi)阻r；(4)由題圖丙所示電路圖可知，電源電動勢E＝U＋I(xiàn)r＝I(Rg＋R0)＋[eq\f(IRg＋R0,R)＋I(xiàn)]r，整理得eq\f(1,I)＝eq\f(R0＋Rgr,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(r,E)＋eq\f(R0＋Rg,E)，由eq\f(1,I)－eq\f(1,R)圖象可知eq\f(r,E)＋eq\f(R0＋Rg,E)＝42A－1，k＝eq\f(R0＋Rgr,E)＝eq\f(72－42,0.25)eq\f(Ω,A)＝120eq\f(Ω,A)，解得r＝3Ω，Rg＝30Ω.6．某同學(xué)在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的試驗(yàn)中，備有下列器材：A．待測的干電池(電動勢約為1.5V，內(nèi)阻小于1.0Ω)B．電流表A1(量程0～3mA，內(nèi)阻Rg1＝10Ω)C．電流表A2(量程0～0.6A，內(nèi)阻Rg2約為0.1Ω)D．滑動變阻器R1(阻值范圍0～20Ω，額定電流10A)E．滑動變阻器R2(阻值范圍0～200Ω，額定電流1A)F．電阻箱R0(阻值范圍0～999Ω)G．開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)某同學(xué)發(fā)覺上述器材中雖然沒有電壓表，但給出了兩個電流表，于是他設(shè)計(jì)了如圖a、b、c、d所示的四個參考試驗(yàn)電路，并安排用圖象法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中最合理的是圖b所示的電路；在該電路中，為了操作便利且能精確地進(jìn)行測量，滑動變阻器應(yīng)選D(填寫器材前的字母代號)．(2)該同學(xué)選出合理的試驗(yàn)電路后，把與R0串聯(lián)的電流表當(dāng)作量程為0～3V的電壓表運(yùn)用，于是將電阻箱R0的阻值調(diào)至990Ω.(3)下圖為該同學(xué)利用(1)中選出的合理的試驗(yàn)電路測出的數(shù)據(jù)繪出的I1-I2圖線(I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù))，被測干電池的電動勢E＝1.48V，內(nèi)阻r＝0.86Ω.(結(jié)果保留2位小數(shù))解析：(1)將小量程電流表A1與電阻箱R0串聯(lián)并將電阻箱調(diào)至某一合適的阻值從而將電流表改裝為電壓表，由此解除圖a、圖d所示的電路；對于圖b所示的電路，依據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝(I1＋I(xiàn)2)r＋I(xiàn)1(Rg1＋R0)，對于圖c所示的電路，依據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝I2(Rg2＋r)＋I(xiàn)1(Rg1＋R0)，由于Rg2的精確值未知，用圖象法處理數(shù)據(jù)，會使測量結(jié)果不精確，故應(yīng)選圖b所示的電路．由電流表A2的量程分析可知，滑動變阻器應(yīng)選D.(2)依據(jù)題圖分析可知應(yīng)將電阻箱R0的阻值調(diào)至9