2020高考物理二轮复习专题讲义电学实验076测定电源的电动势和内阻下Word版含答案

测定电源的电动势和内阻(下)14．（12分）听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池．他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻．实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下的表格中．（1）利用图像法处理数据可以减小实验误差．在讨论作图方案时，甲同学认为应作R-I图，而乙同学认为应该作IR1图，你认为哪个同学的想法更科学？____（填“甲”或“乙”），其简单理由是：．（2）按照（1）中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象．（3）利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为V，内阻为Ω．（4）完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：．答：（1）乙同学（1分）；画出的IR1图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻（2分）（2）如下图所示（3分）（3）0.75~1.2（2分）；9000~11000（2分）（4）电源内阻过大（2分）现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用．(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：A.10Ω2.5WB.100Ω1.0WC.200Ω1.0WD.2000Ω5.0W本实验应选哪一种规格？外电阻R（Ω）电流I（mA）电流倒数I1(mA-1)90000.050219.9280000.052818.9360000.059416.8450000.063315.8040000.068014.71ErRR0S(a)V00.60.50.40.30.20.1246810120.7(b)1V1/U120101/RRGR001/1mAIR×103/Ω510-10-55101520VErSR0R甲1V1－/U120101/RR0246810120.10.20.30.40.50.60.7乙答。(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图(b)所示的图线（已知该直线的截距为0.1V-1）．则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为V，内阻r为Ω.解：(1)C(2)由闭合电路欧姆定律得)RR(rRREU00化简得RRErEU0111可见图线的截距为1/E∴E=10V图线的斜率为r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6∴r=46Ω19．（6分）现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的电大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围是0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用。（1）本实验备有的定值电阻R0，有以下几种规格：本实验应选用。A．10Ω、2.5WB．100Ω、1.0WC．200Ω、1.0WD．2000Ω、5.0W（2）该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，改变电阻箱的阻值，取得多组数据，作出了图乙所示的图线（该图线为直线，其截距为0.1V－1）。根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E为V，内阻r为Ω（保留整数）。答：（1）C（2）10、46±2（1）2分（2）每空2分11．（11分）某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．（1）若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作（选填“R-I”或“R-1/I”）图象；ＡREr（2）利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；（3）由图象可知，该电池的电动势E=V，内阻r=Ω；（4）利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，理论上E测E真，r测r真（选填“”、“”或“=”）．解：（11分）（1）（2分）rREIbIkrIER11图像的斜率等于电动势E图像的截距的绝对值等于内阻r,应该画出R-1/I图像（2）如图所示（2分）（3）V060502028..).(.E（5.8~6.2都给分）（1分），r=2.0Ω（1.8~2.2都给分）（2分）（4）由于电流表有内阻RA，ARrREI真真bIk)Rr(IERA11真真测真测EErRbbrA（4分）11．（10分）在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，现有下列器材：待测干电池一节，电流表G（满偏电流为2.5mA，内阻为199Ω），定值电阻R1＝1.0Ω，定值电阻R2＝99.5Ω，电阻箱R（0~99.9Ω），开关、导线若干．（1）请在下面所给方框内，画出实验电路图，其中定值电阻应选用▲(选填“R1”或“R2”)；（2）某同学实验测出了电阻箱的电阻R和电流表G的示数Ig，记录数据(见下表)．请在下面坐标图中描点作出RIg1图线．O1/I(A-1)R/Ω1.05.010.015.020.025.030.02.03.04.05.0·····次数物理量123456R/Ω1.62.12.23.24.25.6Ig/mA2.252.001.671.501.251.00gI1/(mA)-10.440.500.600.670.801.00（3）根据图线可求得，被测电池的电动势E=___▲___V，内阻为r=___▲___Ω．答：（10分）（1）实验原理图如图所示（2分）R1（2分）（2）如图所示（2分）（3）1.38~1.44（2分）0.40~0.60（2分）16．（15分）两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表和A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表和A和电压表V2的测量数据．并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U—I直线．回答下列问题：（1）根据甲乙两同学描绘的直线，可知（）A．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据B．甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据C．乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据D．乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据（2）图象中两直线的交点表示的物理意义是（）A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端▲▲▲▲1gI/(mA)-1R/Ω2.04.06.08.00.250.500.751.00R1RGSErIg-1/(mA)-1R/ΩO2.04.06.08.00.250.500.751.001SErR0AV1V2P(a)00.51.01.5U/V0.20.40.6I/A(b)甲乙B．电源的输出功率最大C．定值电阻R上消耗的功率为0.5WD．电源的效率达到最大值（3）根据图（b），可以求出定值电阻R0=Ω，电源电动势E=V，内电阻r=Ω．（4）该电路中电流表的读数能否达到0.6A，试说明理由．答案：（1）AD（3分）；（2）BC（3分）；（3）2.0（2分）1.50（2分）1.0，（2分）；（4）不能（1分）．当电流表读数达到0.6A时，从图（b）中可以看出测路端电压的电压表V1的读数会小于V2的读数，在电路里是不可能实现的．（或者电路中的最大电流应该是0.5A）（2分）21.(2)（12分）按图所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，其中R为电阻箱，R0为定值电阻，干电池的工作电流不宜超过0.5A。实验室提供的器材如下：电流表（量程0～0.6～3.0A）电阻箱（阻值范围0～999.9）定值电阻若干电键、导线若干.①在下面提供的四个定值电阻中，保护电阻R0应选用（填写阻值相应的字母）。A．5B．10C．20D．100②根据电路图，请在图中画出连线，将器材连接成实验电路。③实验时，改变电阻箱R的值，记录下电流表A的示数I，得到若干组R、I的数据。根据实验数据绘出如图所示的IR1图线，由此得出电池组的电动势E＝V，内电阻r＝Ω。按照此实验方法，电动势的测量值与真实值相比，内电阻的测量值与真实值相比。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）答：①A………………………………………4分②连接如图………………………………………4分③（2.9-3.0）V，(0.9-1.0)，相等，偏大……4分15.（12分）同学们知道，将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，-10-50510152025I1/A-1R/4.06.08.010.02.0图图ARR0ErS答案图但日常生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究。（1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1伏多一点。晓宇同学找来了一个土豆做实验，当用量程为0～3V、内阻约50kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V。但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V，0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光。检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表测量其电压确实能达到3V多。据您猜想，出现这种现象的原因应当是：（不要求写分析、推导过程）。（2）晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，读得此时的读数为30Ω.小丽同学用灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为0.32mA，根据前面用伏特表测得的0.96V电压，由全电路欧姆定律得：kΩ03103209603...IEr.因而晓宇同学说土豆的内阻为30Ω，而小丽同学则说是3kΩ。请你判断，用晓宇或小丽同学的方法测量“土豆电池”的内阻，结果是否准确，为什么？请分别说明理由。（3）若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：A.电流表A1（量程为0～0.6A，内阻为1Ω）B.灵敏电流表A2（量程为0～0.6mA，内阻为800Ω）C．灵敏电流表A3（量程为0～300μA，内阻未知）D.滑动变阻器R1（最大阻值约10Ω）E.滑动变阻器R2（最大阻值约2kΩ）F．定值电阻(阻值2kΩ)G.变阻箱（0～9999Ω）①为了能尽可能准确测定“土豆电池”的电动势和内阻,实验中应选择的器材是________(填器材前的字母代号)。②在右方框中画出应采用的电路。本题考查测电池的电动势和内阻实验、闭合电路欧姆定律等知识，考查逻辑推理能力、分析综合能力和实验探究能力。（1）水果电池的内阻太大。（2分）（2）（6分）晓宇的方法不正确（1分），因水果电池本身有电动势（1分），当用欧姆表直接接“土豆电池”的两极时，欧姆表内部的电源与水果电池的电动势正向或反向串联，影响测量的结果，故测不准（1分）。小丽同学测量的误差也很大（1分）。理想状态下用电流表测得的是短路电流，伏特表测得的应当是电源电动势，但由于水果电池的内阻很大，伏特表的内阻不是远大于水果电池的内阻（1分），故其测得的电动势误差大，算得的内阻亦不准确（1分）。（3）①B（1分）、G（1分）②采用的电路如右图示（2分）11.（2）（8分）为测定某电源内阻r和一段金属电阻丝单位长度的电阻R0，设计如图所示的电路。ab是一段粗细均匀的金属电阻丝，R是阻值为2Ω的保护电阻，电源电动势为6V，电流表内阻不计，示数用I表示。滑动片P与电阻丝有良好接触，aP长度用Lx表示，其它连接导线电阻不计。实验时闭合电键，调节P的位置，将Lx和与之对应的I数据记录在下表。实验次数12345Lx（m）0.100.200.300.400.50AI（A）1.941.301.201.020.881/I（A-1）0.520.770.830.981.14①画出1/I-Lx图象；②根据所画图线，写出金属丝的电阻与其长度的函数关系式：▲③从图中根据截距和斜率，求出该电源内阻r为____▲_____Ω；该金属电阻丝单位长度的电阻R0为____▲