2024鲁科版高中物理必修第三册同步练习--专题强化练5　测电源的电动势和内阻

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2024鲁科版高中物理必修第三册同步
专题强化练5　测电源的电动势和内阻
1.(2022山东菏泽期中)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,已连接好部分实验电路。
甲
乙
(1)按图甲所示的实验电路图,把图乙中的实物电路连接起来。
(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　　　　(选填“A”或“B”)端。
(3)如图丙所示是根据实验数据作出的U-I图像,由图像可知,电源的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　 Ω。
丙
2.(2022安徽合肥第六中学月考)某同学用如图甲所示的实验电路做“测定电源的电动势和内阻”实验,现备有以下器材:
A.干电池1节
B.滑动变阻器(0~50 Ω)
C.电压表(0~15 V)
D.电压表(0~3 V)
E.电流表(0~3 A)
F.电流表(0~0.6 A)
(1)其中电压表应选　　　　,电流表应选　　　　;(填字母)
(2)该同学测量时记录了5组数据,并将数据填入以下表格中。请你根据这些数据在图乙坐标系中画出U-I图线,根据图线求出电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω;
次数 1 2 3 4 5
I/A 0.15 0.25 0.36 0.45 0.56
U/V 1.40 1.35 1.30 1.25 1.20
(3)以上实验的系统误差主要是由　　　　引起的,导致的结果是电动势的测量值　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
3.(2022山东栖霞一中阶段练习)在测定一节干电池的电动势和内阻(电动势约1.5 V,内阻小于2.0 Ω)的实验中,备有下列器材:电流表A1(0~3 mA,内阻r1=5.0 Ω),电流表A2(0~0.6 A,内阻r2=0.5 Ω),滑动变阻器R1(0~10 Ω,允许通过的最大电流为2.0 A),滑动变阻器R2(0~100 Ω,允许通过的最大电流为1.0 A),定值电阻R3(阻值为995 Ω),定值电阻R4(阻值为9.5 Ω),开关和导线若干。
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的实验电路,图中x表为电流表　　　　,y表为电流表　　　　,定值电阻应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　。(均填写器材的字母代号)
甲
(2)图乙为该同学根据实验电路,利用测出的数据绘出的I1与(I1+I2)的关系图线,I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,则由图线可求被测干电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　 Ω。(结果保留两位有效数字)
乙
(3)在电路连接良好的情况下,该实验方案　　　　(选填“有”或“没有”)系统误差。
4.(2021福建龙岩三模)在“测量电源的电动势与内阻”实验中,某同学设计了如图甲所示的实验电路,所用的实验器材有:
A.待测电源(电动势约为3 V,内阻约为几欧)
B.半圆形变阻器(总阻值12 Ω,阻值均匀,带有可指示滑片转过角度θ的刻度盘)
C.电流表(量程为0~0.6 A,内阻不计)
D.定值电阻R0
E.开关、导线若干
(1)实验时定值电阻R0有下列三种阻值,应选用　　　　。
A.4 Ω　　　B.20 Ω　　　C.40 Ω
(2)实验中,转动半圆形变阻器滑片,改变角度θ,测得对应的电流I,根据测得的多组数据,以为纵坐标,θ为横坐标,作出的-θ图线(用直线拟合)如图乙所示。
(3)由图乙可得电源的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(结果均保留两位有效数字)
5.(2022山东学情联考)某同学利用下列实验器材测量电源的电动势和内阻。
A.待测电源
B.电阻箱R(最大阻值为30 Ω)
C.小量程电流表G(内阻不计)
D.定值电阻R0(阻值为3 000 Ω)
E.开关、导线若干
该同学设计的实验电路图如图甲所示
甲
乙
(1)该实验可以近似认为通过电源内部的电流等于流过电阻箱的电流,则电阻箱的阻值R、小量程电流表的示数I、电源的电动势E、内阻r和定值电阻R0之间的关系为E=　　　　。
(2)多次改变电阻箱的阻值R,读出对应电流表的示数I,作出图像如图乙所示,则电源的电动势E=　　　V、内阻r=　　　Ω。(结果均保留三位有效数字)
专题强化练5　测电源的电动势和内阻
1.答案　(1)见解析　(2)A　(3)1.5　1.0
解析　(1)实物连接如图所示
(2)为保证实验安全,闭合开关前滑片要置于阻值最大处,由图示实物电路图可知,滑片要置于A端。
(3)电源的U-I图线在U轴的截距表示电源电动势,由图丙可知,电源电动势E=1.5 V,图像斜率的绝对值等于电源内阻,则电源内阻r== Ω=1.0 Ω。
2.答案　(1)D　F　(2)图见解析　1.49　0.54　
(3)电压表分流　小于
解析　(1)干电池的电动势约为1.5 V,故电压表应选D,电流表应选F。
(2)如图所示,图线纵轴截距表示电池电动势,E=1.49 V,图线斜率的绝对值表示电池内阻,则r=0.54 Ω。
(3)该实验中,电压表测量路端电压准确,电流表测量通过电源的电流,因为电压表的分流作用,测量值偏小,大致作出实际U-I图线和测量U-I图线如图所示,知电动势的测量值偏小,内阻的测量值偏小。
3.答案　(1)A2　A1　R3　R1　(2)1.5　1.2　(3)没有
解析　(1)由电路图可知电表x是用来测量流过滑动变阻器的电流,故应该为电流表A2。因为没有电压表,可以用电流表与定值电阻串联改装成电压表,由电路图可知y应该是A1,电流表A1的量程为0~3 mA,要测1.5 V电压,电压表内阻至少为R==500 Ω,电流表A1内阻为5 Ω,由电路图可知串联的定值电阻阻值至少为R'=R-r1=495 Ω,故定值电阻应该选R3,滑动变阻器应该选R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律有E=(r1+R3)I1+(I1+I2)r,整理得I1=-(I1+I2)+
将图像和数学关系式结合,可知其斜率为k=-
其纵轴截距为b=
解得E=1.47 V≈1.5 V,r=1.18 Ω≈1.2 Ω。
(3)由上述的实验数据分析可知,已经将两表的内阻考虑进去了,故没有系统误差。
4.答案　(1)A　(3)2.9　1.7
解析　(1)电路连接既要保证安全,又要尽可能减小误差,本实验电路为串联,电源电动势约为3 V,电流表量程为0~0.6 A,电路中的最小总电阻约为R总= Ω=5 Ω,又知电源内阻约为几欧,所以选择A比较好。
(3)变阻器接入电路的阻值为
R=×12 Ω= Ω
根据闭合电路欧姆定律有
E=(R0+r+R)I=·I
整理得到=-θ+
结合题图乙中图线斜率和截距可得
E=2.9 V,r=1.7 Ω
5.答案　(1)IR0+r　(2)3.00　1.33
解析　(1)根据电路图,由闭合电路欧姆定律得E=IR0+r。(2)根据E=IR0+r,得=·-,结合题图乙,图线的斜率k== A/Ω,纵轴截距的大小b==0.75 Ω-1,解得E=3.00 V,r=1.33 Ω。
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