【创新设计】2020-2021学年鲁科版物理选修3-1对点练习：4.4-测电动势和内阻

1．在做测干电池电动势和内阻的试验时备有下列器材可供选用．A．干电池(电动势约为1.5V)B．直流电流表(量程为0～0.6～3A，0.6A挡内阻为0.10Ω，3A挡内阻为0.025Ω)C．直流电压表(量程为0～3～15V，3V挡内阻为5kΩ，15V挡内阻为25kΩ)D．滑动变阻器(阻值范围为0～15Ω，允许最大电流为1A)E．滑动变阻器(阻值范围为0～1000Ω，允许最大电流为0.5A)F．开关G．导线若干H．电池夹(1)将选定的器材按本试验要求的电路(系统误差较小)给图4－4－10所示的实物图连线．图4－4－10(2)依据试验记录，画出的U－I图像如图4－4－11所示，可得待测电池的内阻r＝________Ω.图4－4－11答案(1)如图甲所示(2)1甲解析(1)实物连接图如图甲所示，首先是仪器选择，只有1节干电池，故电压表选C(0～3V)；整个试验电路中只要不造成短路现象，在此试验中电池放电电流也不宜超过0.6A为宜，故电流表量程应选B(0～0.6A)；由以上知滑动变阻器应选D(0～15Ω)；还要用开关F、导线G和电池夹H.其次是电路选择，题目要求系统误差较小，应接受乙图所示的电路．所以选用器材代号为：A、B(0～0.6A)、C(0～3V)、D(0～15Ω)、F、G、H.乙(2)由U－I图像可知E＝1.5V，r＝eq\f(1.5－0.7,0.8－0)Ω＝1Ω.1．用伏安法测电池的电动势和内阻的试验中，下列说法中错误的是()A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显B．应选用内阻较小的电压表和电流表C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小答案BD解析伏安法测电池的电动势和内阻试验中，应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表，滑动变阻器阻值不能太大，假如太大不便于调整．2．为测定电池的电动势和内阻，待测电池、开关、导线协作下列仪器可达到试验目的的是()A．一只电流表和一只电阻箱B．一只电压表和一只电阻箱C．一只电流表和一个滑动变阻器D．一只电压表和一个滑动变阻器答案AB解析由E＝IR＋Ir知测E、r用一只电流表测电流，用电阻箱转变外电阻并可读出阻值，只要获得两组I、R数据即可求得E、r，用滑动变阻器无法确定接入电路的电阻，故A正确，C不行行；由E＝U＋eq\f(U,R)·r知测E、r用一只电压表和一只电阻箱可获得两组U、R值求出E、r，故B正确；若用一只电压表和一个滑动变阻器不行以，因滑动变阻器接入电路的阻值无法确定，故D不能达到目的．3．在测定一节干电池(电动势约为1.5V，内阻约为2Ω)的电动势和内阻的试验中，滑动变阻器和电压表各有两个供选：A．电压表量程为15V.B．电压表量程为3V；C．变阻器为(20Ω，3A);D．变阻器为(500Ω，0.2A)．(1)电压表应当选____________(选填“A”或“B”)，这是由于____________________．(2)变阻器应选______________(选填“C”或“D”)，这是由于__________________．答案(1)B读数既精确     、又便利(2)C滑动变阻器D的额定电流太小，最大阻值太大，调整不便利解析本题主要考查同学对电学仪器的选择．电学仪器的选择最主要的有两条原则：(1)平安，即不能超量程；(2)便利，即便于读数和调整．由于电源电动势约为1.5V，故选量程为0～3V的电压表，读数既精确     ，又便利，D滑动变阻器的额定电流太小，阻值大，调整不便利，故选C变阻器．4．给你一个电压表、一个电阻箱、电键及导线等器材：(1)在虚线框内画出依据闭合电路欧姆定律测定一节旧的干电池的电动势和内阻的试验电路图．eq\x(,,,)(2)在试验过程中，将电阻箱拨到45Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到如图4－4－12甲所示的位置时，电压表读数如图4－4－12乙表盘所示．依据以上数据，可以算出该节电池的电动势E＝______V，内电阻r＝____Ω.图4－4－12答案(1)电路图如图所示(2)1.320解析由E＝0.9＋eq\f(0.9,45)r，E＝1＋eq\f(1,68)r，得E＝1.3V，r＝20Ω.5．在利用伏安法测定电池的电动势和内电阻的试验中，某同学的实际连线如图4－4－13a所示．(电流表A：0～0.6～3A，电压表V：0～3～15V)(1)经认真检查、诊断知，该图中有两处不太合理的连线，那么这两处不太合理的连线对应的编号是________．(2)若利用改正后的正确的连线图，试验后，测得数据，并画出电源的输出特性图像(U－I图)如图4－4－13b.则该电源的电动势为________，电源内阻为________．图4－4－13答案(1)③⑤(2)3V2Ω6．某同学在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的试验中，串联了一只2.5Ω的爱护电阻R0，试验电路如图4－4－14甲所示．(1)按图甲电路原理图将图乙实物连接起来；甲乙图4－4－14(2)该同学按上述电路原理图正确连接好试验电路，合上开关S后，当滑动变阻器的滑动触头P由A端向B端渐渐滑动时，发觉电流表的示数渐渐增大，而电压表的示数几乎不变，直到当滑动触头P滑至邻近B端时，电压表的示数急剧变化，消灭上述状况的缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)该同学顺当完成试验，测出的数据如下表所示．请你依据这些数据帮他在图4－4－15中画出UI图像，并由图得出电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω；I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60图4－4－15答案(1)如图所示(2)滑动变阻器的总电阻太大(3)1.483.0如图所示7．某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内电阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，试验原理图如图4－4－16(a)．(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．(2)请完成下列主要试验步骤：①检查并调整电压表指针指零；调整电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是________；②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V；③将开关S2________，电压表的示数是1.16V；断开开关S1.(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是________(计算结果保留两位有效数字)．图4－4－16答案(1)如图所示(2)①20Ω③闭合(3)0.69Ω解析(2)由题干图(c)读得电阻箱阻值为R＝20Ω；将S1闭合S2断开，电压表示数为电源电动势E＝1.49V，将S2再闭合，电压表示数为R两端电压．将电压表视为抱负电表，则干路电流I＝eq\f(UV,R)＝eq\f(1.16,20)A＝0.058A.(3)由于I＝eq\f(E,R0＋R＋r)，所以r＝eq\f(E,I)－R0－R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.49,0.058)－5－20))Ω＝0.69Ω.8．如图4－4－17甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻大得多)，A2为抱负电流表．图4－4－17(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________(选填“a端”、“中心”或“b端”)．(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次转变滑动端c的位置，得到的数据为I1/mA0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2/mA48040032023214068图4－4－18在如图4－4－18所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1­I2曲线．(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω.(保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流Im＝________A.答案(1)见解析图(2)b端(3)见解析图(4)1.490.60(5)2.5解析(1)由电路图连线如图(2)闭合开关S前，为爱护电路，应使连入电路的滑动变阻器阻值最大，故滑动端c置于b端．(3)连线如图(4)电路中A1与R1串联等效于电压表，纵轴截距为0.149mA，对应电压值U＝0.149×10－3×104V＝1.49V，故电动势E＝1.49V，内阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝0.60Ω.(5)短路电流Im＝eq\f(E,r)＝eq\f(1.49,0.60)A＝2.5A.9．贾老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻．所给的试验器材有：待测电源E，定值电阻R1(阻值未知)，电压表V(量程为3.0V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．图4－4－19(1)珊珊连接了一个如图4－4－19所示的电路，她接下来的操作是：①将S2接到a，闭合S1，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图4－4－20甲所示的位置，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S1；②保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，闭合S1，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S1.图4－4－20请你解答下列问题：图甲所示电阻箱的读数为________Ω，图乙所示的电压表读数为________V．由此可算出定值电阻R1的阻值为________Ω(计算结果保留两位小数)．在珊珊上面第①步的操作中，有一处不恰当，请您帮她指出来________．(2)在完成上述操作后，珊珊连续以下的操作：将S2切换到a，多次调整电阻箱，闭合S1，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丙所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图线．由此可求得电源电动势E和电源内阻r，其中E＝________V(计算结果均保留两位小数)．答案(1)202.805.45应在切断电源的状况下调整变阻箱(2)2.86(内阻0.26Ω)解析此题通过试验操作、读数以及对试验方法的理解等多