2019-2020学年高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 2 测量电源的电动势和内阻随堂演练课件

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资源描述

1.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,分别用甲、乙两个电源做实验,它们的路端电压U随电流I变化的关系如图所示,则这两个电源的内阻大小关系是()A.r甲<r乙B.r甲=r乙C.r甲>r乙D.不能确定解析:选A.电源U-I图像与纵轴交点坐标值是电源电动势,由图示图像可知:E甲=E乙,图像斜率的绝对值是电源内阻,r=ΔUΔI,由图像可知,r甲<r乙,故A正确.2.(多选)某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验.图中电流表A的量程为0.6A,内阻约0.1Ω;电压表V的量程为3V,内阻约6kΩ;G为小量程电流表;电源电动势约3V,内阻较小.下列实验电路中正确的()解析:选ABD.A图待测电阻丝的电阻与电流表内阻相当,远小于电压表内阻,该待测电阻丝属于小电阻,电流表应用外接法.故A正确.B图电压表测量的是电源两端的电压,电流表应测量通过电源的电流,测的数据偏小,误差形成的原因是电压表的分流作用.在该实验中,电压表内阻非常大,分流很不明显,误差较小.故B正确.C图描绘小灯泡(额定电压为2.5V)的伏安特性曲线,电流电压要从0测起,滑动变阻器应该用分压式,不能用限流式.故C错误.D图测量晶体二极管的正向电阻时红表笔应与它的负极连接,故D正确.3.(多选)为测定某一电池的电动势和内电阻,下面几组器材中,能完成实验的是()A.一只电流表、一只电压表、一只变阻器、开关和导线B.一只电流表、两只变阻器、开关和导线C.一只电流表、一只电阻箱、开关和导线D.一只电压表、一只电阻箱、开关和导线解析:选ACD.根据闭合电路欧姆定律可知,对应的闭合电路欧姆定律的表达式应有三种不同的表达形式:E=U+Ir、E=U+URr或E=IR+Ir;只要能分别读出每一表达式中的两组数据就能解出电动势和内阻的值,所以能完成的实验是ACD.4.(多选)用如图所示电路测电源的电动势和内电阻,关于误差的说法正确的是()A.由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值小于真实值B.由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值小于真实值C.测出的电动势等于真实值D.测出的电动势比真实值小解析:选BD.由图示可得,电压表测路端电压,但由于电压表的分流作用,使电流表的测量值小于真实值;实验误差是由于电压表的分流造成的;当外电路短路时,电压表不分流,故短路电流相同;而测量的电流值要小于真实值;故作出测量值和真实值的图像如图所示.由图示可知,伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法,由于电压表分流作用,电流表测量值偏小,当外电路短路时,电流测量值等于真实值,电源的U-I图像如图所示,由图像可知,电动势测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值,故B、D正确,A、C错误.5.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,已连接好部分实验电路.(1)按如图甲所示的实验电路,把图乙中剩余的电路连接起来.(2)在图乙的电路中,为避免烧坏电表,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于__________端(填“A”或“B”).(3)图丙是根据实验数据作出的U-I图像,由图可知,电源的电动势E=__________V,内阻r=__________Ω.解析:(1)电路连接如图.(2)闭合开关前,滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大,故滑片应置于B端.(3)由图像可知,电源电动势为1.5V,内阻r=1.5-1.00.5Ω=1.0Ω.答案:(1)见解析图(2)B(3)1.51.06.根据闭合电路欧姆定律,用图甲所示的电路可以测定电池的电动势和内电阻,R为一变阻箱,改变R的阻值,可读出电压表V相应的示数U.对测得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在坐标系中描出坐标点,如图乙所示,已知R0=100Ω,请完成以下数据分析和处理.(1)图乙中电阻为__________Ω的数据点应剔除.(2)在图乙坐标纸上画出关系图线.(3)图线的斜率是__________,由此可得电池电动势E=__________V.(结果保留两位有效数字)解析:(1)通过描点法作出图像可知第5个点即R=100Ω,明显和其余点不在一条直线上,故应该剔除.(2)用平滑曲线连接,如图所示.(3)图像的斜率为k=1.4-0.7160-20=0.0050,根据闭合回路欧姆定律可得E=U+UR0(r+R),变形可得1U=1E+r100E+R100E,故k=1100E,解得E=2.0V.答案:(1)100(2)见解析图(3)0.0050(或5.0×10-3)2.07.某同学用如图1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和内电阻r,R为电阻箱,干电池的工作电流不宜超过0.5A.实验室提供的器材如下:电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ);电阻箱(限值范围0~999.9Ω);开关、导线若干.(1)请根据图1的电路图,在图2中画出连线,将器材连接成实验电路.(2)实验时,改变电阻箱R的值,记录下电压表的示数U,得到如下表所示的若干组R、U的数据.12345678910电阻R/Ω60.535.220.013.79.95.84.33.52.92.5电压U/V2.582.432.222.001.781.401.181.050.930.85根据实验数据绘出如图3所示的1U-1R图线.由图像得出电池组的电动势E=_________V,内电阻r=_________Ω.(3)关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法,下列说法正确的是__________W.A.电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差B.同学读电压表读数引起的误差属于系统误差C.本实验用图像法处理数据可以减小偶然误差D.如果将电压表的内阻计算在内就可以减小系统误差解析:(1)由原理可知电路为简单的串联电路,将各元件串接,电压表并联在电阻箱两端.(2)由原理图可知,本实验采用的是伏阻法,由闭合电路欧姆定律可得:U=ER+rR;则1U=1E+rE·1R;故图像的斜率等于rE;截距b=1E;而由图3可知,图像的斜率k=1.18-0.410.4-0.03≈2.08;b=0.35,故解得:E=10.35V≈2.86V;r≈5.94Ω.(3)电压表的分流作用是由于测量技术的不完善造成的,属于系统误差;而读数的误差为偶然误差;采用图像法分析可以有效避免偶然误差的影响;若将电压表内阻考虑进来,则可以减小系统误差,故A、B错误,C、D正确.答案:(1)如图所示(2)2.86(2.84-2.87均正确)5.94(5.90-6.00均正确)(3)CD8.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1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.外电阻R(Ω)电流I(mA)电流倒数1I(mA-1)90000.050219.9280000.052818.9360000.059416.8450000.063315.8040000.068014.71(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R-1I图,你认为哪个同学的想法更科学?__________(选填“甲”或“乙”)(2)按照你所选择的方案,在图2中作出图像.(3)利用你作出的图像,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:_____________.解析:(1)根据闭合电路欧姆定律,有E=IR+Ir,得到R=E·1I-r,故电阻R与1I成线性关系,正比图像是直线,形象、直观、便于计算.故选乙.(2)描出各个点后用一条直线连接各个点,如图所示.(3)由上一问可得,纵轴截距表示电池的内电阻,斜率表示电动势,则有电池的电动势E=ΔRΔ1I=9000-5000(19.9-15.8)×103V≈0.98V,内阻为r=10.5×103Ω=1.05×104Ω.(4)实际电池的内电阻都较小,如干电池、铅蓄电池都不到1Ω,水果电池电源内阻过大,无实际使用价值.答案:(1)乙(2)图像见解析图(3)0.981.05×104(4)电源内阻过大

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