【2017优化探究一轮复习习题】实验9测定电源的电动势和内阻

1.某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内阻，备有下列器材：①待测电池，电动势约为1.5V(小于1.5V)②电流表，量程3mA③电流表，量程0.6A④电压表，量程1.5V⑤电压表，量程3V⑥滑动变阻器，0～20Ω⑦开关一个，导线若干(1)请选择实验中需要的器材________(填标号)．(2)按电路图将如图甲中的实物连接起来．(3)该小组由实验数据作出的U－I图象如图乙所示，由图象可求得电源电动势为________V，内阻为__________Ω.甲乙解析：(1)根据本实验的原理以及特点，所选器材是①③④⑥⑦；(2)根据电路图连接实物图时，一定要看清电路的结构，滑动变阻器的接线柱所在的位置，注意导线不能交叉；(3)电源的电动势是纵轴截距1.45V，内阻r＝ΔUΔI＝1.45－00.5－0Ω＝2.9Ω.答案：(1)①③④⑥⑦(2)如图所示(3)1.45(1.43～1.47均可)2.9(2.7～3.1均可)2．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻．要求尽量减小实验误差．(1)应该选择的实验电路是图______(选填“甲”或“乙”)．(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：A．电压表(0～15V)B．电压表(0～3V)C．滑动变阻器(0～50Ω)D．滑动变阻器(0～500Ω)实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用____________________．(选填相应器材前的字母)(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线.序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.060.120.240.260.360.48(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝____________V，内阻r＝________Ω.解析：(1)干电池内阻较小，远小于电压表内阻，选用甲电路时电源内阻的测量值相对误差小．(2)一节干电池的电动势只有1.5V左右，故电压表应选用量程较小的B，干电池的内阻一般只有零点几欧或几欧，为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小的C.(4)由U＝E－Ir知U－I图线在U轴上的截距表示E、斜率的绝对值表示r，由图线可得E＝1.50V，r＝0.83Ω.答案：(1)甲(2)BC(3)如图所示(4)1.50(1.49～1.51)0.83(0.81～0.85)3．(2016·浙江名校联考)某同学要测定一电源的电动势E和内阻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．(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________(选填“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________Ω.(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的1I－R图象，则由图象可求得，该电源的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω.(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2×10Ω＋1×1Ω＝21Ω.(3)由E＝I(R＋r)可得1I＝1ER＋1Er.1I－R图象斜率等于1E，E＝6.3V，图象在纵轴截距等于1Er，r＝2.5Ω.答案：(1)I(R＋r)(2)最大值21(3)6.3(6.1～6.4)2.5(2.4～2.6)4．(2015·高考安徽卷)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱(0～999.9Ω)和若干导线．(1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱________(选填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为________Ω.(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路图如图甲所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表.123456R/Ω95.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.421.401.361.331.261.20(3)根据表中数据，图乙中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图乙中，并画出IR－I图线．(4)根据图线可得电池的电动势E是________V，内阻r是________Ω.解析：(1)改装电流表时，在表头上并联一个电阻，即电阻箱．当表头满偏时Ug＝IgRgUg＝0.1mA×2500Ω＝250mVR＝UgI－Ig＝250mV50mA－0.1mA≈5.0Ω所以电阻箱调至5.0Ω.(3)描点、连线，作出的IR-I图线如图所示．(4)连线时注意作出倾斜直线，并使直线经过尽可能多的点，或使各点均匀分布在直线两侧，舍弃明显偏离直线的点．从图象上看，纵轴截距为电动势，E＝1.53V．从实验原理上看，图线斜率为电源内阻与改装电表的内阻之和，电流表内阻为2500Ω与5Ω电阻并联而成，RA≈5Ω，图线斜率k＝1.53－1.20V0.047A＝7.0Ω，因此r＝(7.0－5.0)Ω＝2.0Ω.答案：(1)并联5.0(3)图见解析(4)1.532.05．(2015·高考四川卷)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：电流表A1(量程0～30mA)；电流表A2(量程0～100mA)；电压表V(量程0～6V)；滑动变阻器R1(阻值0～5Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300Ω)；开关S一个，导线若干条．某同学的实验过程如下：①设计如图甲所示的电路图，正确连接电路．②将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图线．③断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复②的步骤，得到另一条U­I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)．回答下列问题：(1)电流表应选用__________．滑动变阻器应选用__________．(2)由图乙的图线，得电源内阻r＝__________Ω.(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝__________，代入数值可得Rx.(4)若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围____________．(选填“相同”或“不同”)解析：(1)由题图乙知，电流最大不超过100mA，电流表选A2.R＝EI＝6V100mA＝60Ω，滑动变阻器应选R2.(2)图线斜率绝对值等于电源内阻，r＝6.0－3.50.1Ω＝25Ω.(3)Rx改接B、C之间，作出U－I图象，图线斜率绝对值Rx＋r，因此Rx＝U0I0－r.(4)电流表测量干路电流，不论Rx接在什么位置，电路中的总电阻是相同的，根据I＝ER＋r，可判断出电流表示数变化范围相同．电压表测量电路不同部分，根据U＝IR，可判断出电压表示数变化范围不同．答案：(1)A2R2(2)25(3)U0I0－r(4)相同不同6．(2014·高考新课标全国卷Ⅰ)利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表(量程为200mA，内阻RA＝6.0Ω)，开关S.实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；③以1I为纵坐标，R为横坐标，作1I－R图线(用直线拟合)；④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1I与R的关系式为___________________________________________________________________．(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图所示，读出数据，完成下表．答：①________，②________.R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077I－1/A－16.998.00②10.011.011.913.0(3)在坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝________A－1·Ω－1，截距b＝________A－1.(4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.解析：(1)由闭合电路欧姆定律有E＝IRA＋I＋IRAR1(R＋R0＋r)，整理得1I＝RA＋R1ER1R＋1E[RA＋RA＋R1R1(r＋R0)]，代入数据得1I＝3.0ER＋3.0E(5.0＋r)．(2)①由题图知该电流表的最小分度为2mA，读数为110mA，考虑到表格内各组数据的单位及有效数字位数，故结果应为0.110A．②1I＝9.09A－1.(3)描点作图如图所示，由图线可得k＝13.0－6.07.0－0A－1·Ω－1＝1.0A－1·Ω－1，b＝6.0A－1.(4)由1I＝3.0ER＋3.0E(5.0＋r)可知k＝3.0E，b＝3.0E(5.0＋r)，将k＝1.0A－1·Ω－1、b＝6.0A－1代入可得E＝3.0V，r＝1.0Ω.答案：(1)1I＝RA＋R1ER1R＋1E[RA＋RA＋R1R1(r＋R0)]或1I＝3.0ER＋3.0E(5.0＋r)(2)①0.110②9.09(3)图见解析1.0(在0.96～1.04之间均对)6.0(在5.9～6.1之间均对)(4)3.0(在2.7～3.3之间均对)1.0(在0.6～1.4之间均对)