2018年高考物理大一轮复习第8章恒定电流实验10测定电源的电动势和内阻课时规范训练

实验 10 测定电源的电动势和内阻高效演练 跟踪检测1下列给出多种用伏安法测定电源电动势和内阻的数据处理方法，其中既能减小偶然 误差，又直观、简便的方法是 （ ）A. 测出两组I、U的数据，代入方程组 E= U +1 ir和E= U2 +12r，求出E和rB. 多测几组I、U的数据，求出几组 E、r,最后分别求出其平均值C. 测出多组I、U的数据，画出U-I图象，再根据图象求出E、rD. 测出多组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压 即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r解析：选C.A中只测两组数据求出E、r,偶然误差较大；B中计算E、r平均值虽然能减小误差，但太繁琐；D中分别求I、U的平均值是错误的做法.2在测一节干电池（电动势约为1.5 V，内阻约为2 Q ）的电动势和内阻的实验中，电 压表和变阻器各有两个供选择：A. 电压表量程为 15 VB. 电压表量程为 3 VC. 变阻器为（020 Q , 3 A）D. 变阻器为（0500 Q , 0.2 A）电压表应该选 （填"A”或"B”），这是因为变阻器应该选 （填“C'或“D'）,这是因为解析：待测干电池电动势约为 1.5 V,而A电压表量程为15 V,若用A则很难精确读数, 误差太大；D变阻器电阻太大而额定电流过小，调节不方便.答案：B A电压表量程过大，读数误差较大C D变阻器电阻太大而额定电流过小，调节不方便3.要精确测量一个直流电源的电动势和内阻,给定下列实验器材：（）A. 待测电源（电动势约为4.5 V，内阻约为2 Q ）B. 电流表Ai（量程0.6 A，内阻为1 Q ）C. 电压表V1（量程15 V，内阻为3 k Q ）D. 电压表 V2（量程3 V，内阻为2 k Q ）E. 定值电阻R= 500 QF. 定值电阻1 000 QG. 滑动变阻器R（阻值范围020 Q ）H. 开关及导线 该实验中电压表应选 （填选项前面的序号），定值电阻应选 （填选项前面的序号）.在方框中画出实验电路图.I ,从理论选用量程（3）若将滑动变阻器滑到某一位置，读出此时电压表读数为U,电流表读数为上分析，电源电动势 E和内阻r间的关系式应为 E=1解析：（1）待测电源的电动势约为4.5 V,用量程为15 V的电压表Vi误差大,3 V的电压表V2,需串联电阻扩大量程，串联的定值电阻R=如图所示由闭合电路的欧姆定律，对甲图，有E= 3U+ (1Q + r)I，对乙图，有E= |u+1 + 2 000 Q r答案：（1）D F （2）见解析图2 000 Q(3) E= 3U+ (1 Q + r)I 或 E= 3U+ 'l +4如图所示电路，测定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F0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0.6 A、3 A）;B. 电压表（量程3 V、15 V）;C. 定值电阻（阻值1 Q、额定功率5 W）;D. 定值电阻（阻值10 Q、额定功率10 W）;E. 滑动变阻器（阻值范围010 Q、额定电流2 A）;F. 滑动变阻器（阻值范围0100 Q、额定电流1 A）.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Q的定值电阻，R应选择阻值范围是 Q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1.5 V，故选量程为3 V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0.5 A左右，所以选量程为0.6 A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010 Q能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100 Q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vE真，r测v r真.答案:（1）30.61010（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5用如图所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源（电动势约3 V,内阻约2 Q ），保护电阻R（阻值10 Q ）和艮（阻值5 Q），滑动变阻器 R电流表A,电压表V, 开关S,导线若干.待测电源实验主要步骤：（i）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；（ii）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I ；（iii）以U为纵坐标，I为横坐标，作 U-I图线（U I都用国际单位）； 求出U-1图线斜率的绝对值 k和在横轴上的截距 a.回答下列问题：（1）电压表最好选用 ;电流表最好选用 .A. 电压表（03 V，内阻约15 k Q ）B. 电压表(03 V，内阻约3 k Q )C. 电流表(0200 mA,内阻约2 Q )D. 电流表(030 mA,内阻约2 Q )(2) 滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是.A. 两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B. 两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C. 一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D. 一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3) 选用k、a、R和R表示待测电源的电动势 E和内阻r的表达式，E=, r =，代入数值可得 E和r的测量值.解析：(1)电压表内阻越大，分得的电流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的A电压表；当滑动变阻器接入电路阻值最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为I =E一疋176 mA 所以选量程为 200 mA的C电流表.R+ R+ r(2) 由电路分析可知，滑片从左向右滑动，电压表示数变大，意味着滑动变阻器接入电路部分的阻值增大，一导线接金属杆左端，一导线接电阻丝左端，则滑片从左向右滑动时阻值增大，符合题意.(3) 由E= U+ I (r + R)，得U=- I (r + F2) + E,对比U-1图线可知，图象斜率的绝对值k= r + R，所以电源内阻r = k- R；令U= 0,得I =夕，图线在横轴上的截距为a,r + R k所以 a= l = j，贝V E= ka.k答案：(1)A C (2)C(3) ka k-艮6某同学要测定一电源的电动势E和内电阻r,实验器材有：一只 DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关和导线若干该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据.屯源乙6543210"nEnnmcs mlgEIjsii 国:12!:! ：!：! ：_：!：!l(1)该同学设计实验的原理表达式是E=(用r、I、R表示).(2) 该同学在闭合开关之前， 应先将电阻箱调到 (填“最大值”、“最小值”或“任意值”)，实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为Q .1（3）该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的i -R图象，则由图象可求得，该电源的电动势E=V,内阻r =Q .（结果均保留两位有效数字）解析：（1）根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是E= I （R+ r）.（2）根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2X 10 Q + 1X 1 Q = 21 Q .（3）由E= 1（ R+ r）可得卜Er+ Er.1 -R图象斜率等于E, e= 6.3 V，图象在纵轴截距等于可,r = 2.5 Q .答案：（1）I（R+ r）（2）最大值 21（3）6.3（6.16.4）2.5（2.4 2.6）7老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：待测电源E,定值电阻R（阻值未知），电压表V（量程为3.0 V，内阻很大），电阻箱 尺099.99 Q），单 刀单掷开关S,单刀双掷开关 S,导线若干.某同学连接了一个如图所示的电路，他接下来的操作是：a.拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图甲所示的位置后，将S2接到A,闭合S,记录下对应的电压表示数为2.20 V，然后断开S;b.保持电阻箱示数不变，将S2切换到B,闭合S,记录此时电压表的读数（电压表的示数如图乙所示），然后断开S.（1）请你解答下列问题：图甲所示电阻箱的读数为 Q ,图乙所示的电压表读数为 V.由此可算出定值电阻R的阻值为 Q .（计算结果取3位有效数字）(2)在完成上述操作后，该同学继续以下的操作：将S2切换到A,多次调节电阻箱，闭合Si，读出多组电阻箱的示数 R和对应的电压表示1 1数U,由测得的数据，绘出了如图丙所示的U- R图象由此可求得该电池组的电动势E及内阻r，其中E=V,电源内阻r =Q .(计算结果保留3位有效数字)解析：(1)电阻箱的读数等于各挡位的电阻之和，为20.00 Q ;电压表读数应估读一位,为2.80 V ;根据部分电路欧姆定律可得2.20 V _2.80 V20 Q R+ R解得R的阻值约为5.45 Q .1(2)由图象可知当R无穷大时，R两端的电压近似等于电源的电动势，即e= 0.35 V1 10.35 0.550 10解得E= 2.86 V ;根据欧姆定律可得，= ，解得r = 0.26 Q .R+ r 0.55答案：(1)20.002.805.45(2)2.860.26