2025届高考物理一轮复习课时作业39测定电源的电动势和内阻含解析鲁科版

PAGEPAGE8课时作业39试验：测定电源的电动势和内阻时间：45分钟1．为测定一节新干电池的电动势和内阻(已知该干电池的内阻相当小，额定电流为0.7A)，可供选择的器材有：A．电压表(量程0～3V，内阻为10kΩ)；B．电压表(量程0～15V，内阻为20kΩ)；C．电流表(量程0～0.8A，内阻约为0.5Ω)；D．电流表(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)；E．滑动变阻器(最大电阻为10Ω，额定电流为0.7A)；F．滑动变阻器(最大电阻为2kΩ，额定电流为0.2A)；G．定值电阻R0＝1Ω；H．开关、导线若干．(1)要使试验误差较小且操作便利，可选择的器材是ACEGH(填器材前的字母)．(2)下图中的电路图应选择D(填选项字母)．(3)试验测得9组数据，已标在下图的坐标系中，请在图中连线，从图中可得电池内阻r＝0.14(结果保留两位有效数字)Ω.解析：(1)依据电池电动势的常规数值及额定电流值，可知电压表选A，电流表选C；滑动变阻器选总阻值较小且额定电流值够用的，所以选E；再选择定值电阻作为爱护电阻，开关、导线是试验必备器材，故选ACEGH.(2)电路连接方式中，电流表应相对电源外接，爱护电阻与电源干脆串联增加电源的等效内阻，故D正确．(3)将图中各点用直线拟合，可得E≈1.5V，R0＋r＝eq\f(1.5－0.7,0.7)Ω，r≈0.14Ω.答案：图略2．在测量一节干电池的电动势E和内阻r的试验中，小明设计了如图甲所示的试验电路．(1)依据图甲试验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．答案：见解析图(2)试验起先前，应先将滑动变阻器的滑片P移至a(选填“a”或“b”)端．(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，变更滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，变更滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.①S2接1位置时，作出的U­I图线是图丙中的B(选填“A”或“B”)线；②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，缘由是电流表(选填“电压”或“电流”)的示数偏小(选填“大”或“小”)．解析：(1)实物连线图如图所示(2)为爱护电流表，试验起先前，应将滑片P移至电阻最大的a端．(3)①当S2接1位置时，可把电压表与电源看作一个等效电源，依据闭合电路欧姆定律E＝U断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U­I图线应是B线；②测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，缘由是电压表的分流，结果使电流表的示数偏小．3．某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从试验室找到以下器材：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并联(选填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为5.0Ω.(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，试验电路如图甲所示，通过变更电阻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/V1.421.401.361.331.261.20①依据表中数据，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IR­I图线．答案：见解析图②依据图线可得电池的电动势E是1.53V，内阻r是6.7Ω.解析：(1)电流表扩大量程的原理是并联分流，所以表头应与电阻箱并联，则IgRg＝(I－Ig)R，所以R＝eq\f(Ig,I－Ig)Rg＝eq\f(1×10－4,5×10－2－1×10－4)×2500Ω≈5.0Ω.(2)描点连线如图所示，由E＝IR＋Ir可知本试验的原理公式为IR＝－Ir＋E，所以直线与纵轴的截距为电动势，大小为1.53V，斜率大小为电源内阻，大小为6.7Ω.4．某物理爱好小组利用图甲所示电路测定干电池的电动势和内阻．可供选择的器材如下：A．待测干电池(电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω)B．电压表V1(量程为0～3V，内阻约为3kΩ)C．电压表V2(量程为0～15V，内阻约为15kΩ)D．电阻箱R1(调整范围0～999.9Ω)E．定值电阻R0＝5ΩF．开关S一个，导线若干(1)为了尽可能减小测量误差，电压表应选用B(填“B”或“C”)．(2)请完成下列主要试验步骤：①按图甲所示电路，先将开关S断开(填“闭合”或“断开”)，然后将电路连接好；②闭合开关S，调整电阻箱，读出其阻值R1和对应的电压表示数U1；③调整电阻箱，读出其阻值R2和对应的电压表示数U2；如此反复多次试验，测得多组数据．(3)利用测得的数据，在坐标纸上作出电压表示数的倒数eq\f(1,U)与电阻箱的阻值R的关系图线如图乙所示，则干电池的电动势E＝eq\f(b,aR0)，内阻r＝b－R0.(结果用a、b和R0表示)解析：(1)待测干电池的电动势约为1.5V，故电压表选用B.(2)连接电路时应将开关断开．(3)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋eq\f(U,R0)(R＋r)，可得eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,R0)))＋eq\f(1,ER0)R，则eq\f(1,ER0)＝eq\f(a,b)，eq\f(1,E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,R0)))＝a，解得，E＝eq\f(b,aR0)，r＝b－R0.5．某物理探讨小组尝试利用一个电流计精确地测量一节干电池的电动势和内阻．已知干电池的电动势约为1.5V，内阻几欧姆，可利用的器材有：A．电流计G(量程Ig＝30mA，内阻Rg未知)；B．电阻箱R(0～99.99Ω)；C．定值电阻R0(R0＝30Ω)；D．开关与导线若干．回答下列问题：(1)该小组首先设计如图甲所示的电路图．闭合开关S，将电阻箱的阻值调到17.00Ω时，电流计恰好满偏；将电阻箱的阻值调到42.00Ω时，电流计指针指在如图乙所示位置，则电流计的读数为20.0mA.由以上数据可得到干电池电动势E＝1.5V.(2)该小组发觉图甲所示电路无法测量电源的内阻，缘由是G表内阻未知．于是他们又设计了一个电路测量干电池的内阻，如图丙所示．(3)依据图丙连接好电路后，闭合开关S，变更电阻箱的阻值R，读出对应的电流计的读数I，然后在图丁的坐标系中作出eq\f(1,I)－eq\f(1,R)的图线．(4)结合两个试验电路图的数据，可求出电流计内阻Rg＝30Ω，干电池内阻r＝3Ω.解析：(1)由题图乙所示表盘可知，其分度值为1mA，示数为20.0mA；由闭合电路欧姆定律可知E＝I(r＋Rg＋R)，由题意可知E＝30×10－3×(r＋Rg＋17.00Ω)，E＝20×10－3×(r＋Rg＋42.00Ω)，解得E＝1.5V.(2)由闭合电路欧姆定律可以求出r＋Rg，由于不知电流计内阻Rg，无法求出电源内阻r；(4)由题图丙所示电路图可知，电源电动势E＝U＋Ir＝I(Rg＋R0)＋[eq\f(IRg＋R0,R)＋I]r，整理得eq\f(1,I)＝eq\f(R0＋Rgr,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(r,E)＋eq\f(R0＋Rg,E)，由eq\f(1,I)－eq\f(1,R)图象可知eq\f(r,E)＋eq\f(R0＋Rg,E)＝42A－1，k＝eq\f(R0＋Rgr,E)＝eq\f(72－42,0.25)eq\f(Ω,A)＝120eq\f(Ω,A)，解得r＝3Ω，Rg＝30Ω.6．某同学在测定一节干电池的电动势和内阻的试验中，备有下列器材：A．待测的干电池(电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω)B．电流表A1(量程0～3mA，内阻Rg1＝10Ω)C．电流表A2(量程0～0.6A，内阻Rg2约为0.1Ω)D．滑动变阻器R1(阻值范围0～20Ω，额定电流10A)E．滑动变阻器R2(阻值范围0～200Ω，额定电流1A)F．电阻箱R0(阻值范围0～999Ω)G．开关和导线若干(1)某同学发觉上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图a、b、c、d所示的四个参考试验电路，并安排用图象法处理试验数据，其中最合理的是图b所示的电路；在该电路中，为了操作便利且能精确地进行测量，滑动变阻器应选D(填写器材前的字母代号)．(2)该同学选出合理的试验电路后，把与R0串联的电流表当作量程为0～3V的电压表运用，于是将电阻箱R0的阻值调至990Ω.(3)下图为该同学利用(1)中选出的合理的试验电路测出的数据绘出的I1­I2图线(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，被测干电池的电动势E＝1.48V，内阻r＝0.86Ω.(结果保留2位小数)解析：(1)将小量程电流表A1与电阻箱R0串联并将电阻箱调至某一合适的阻值从而将电流表改装为电压表，由此解除图a、图d所示的电路；对于图b所示的电路，依据闭合电路欧姆定律可得E＝(I1＋I2)r＋I1(Rg1＋R0)，对于图c所示的电路，依据闭合电路欧姆定律可得E＝I2(Rg2＋r)＋I1(Rg1＋R0)，由于Rg2的精确值未知，用图象法处理数据，会使测量结果不精确，故应选图b所示的电路．由电流表A2的量程分析可知，滑动变阻器应选D.(2)依据题图分析可知应将电阻箱R0的阻值调至9