2017-2018学年高二物理上册学练考检测题20.doc

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10　实验：测定电池的电动势和电阻

知识点一　实验原理、实验电路和实验步骤
1．在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，给出了三种测定方案．图L2­10­1所给出的四种电路中，能完成此实验要求的是________图．

图L2­10­1

2．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20 Ω，连接电路的实物图如图L2­10­2所示．

图L2­10­2
(1)该学生接线中错误和不规范的做法是________．
A．滑动变阻器不起变阻作用
B．电流表接线有错
C．电压表量程选用不当
D．电压表接线不妥
(2)请画出这个实验的正确电路图．
知识点二　实验器材、数据处理和误差分析
3．用如图L2­10­3所示的电路测定电池的电动势和内阻，由于电表内阻的影响，关于电动势的真实值E0与测量值E及电池内阻的真实值r0与测量值r的说法正确的是(　　)

图L2­10­3
A．E0>E，r0>r B．E0＝E，r0<r
C．E0＝E，r0>r D．E0<E，r0<r

4．测定干电池的电动势和内阻的实验电路如图L2­10­4所示，请回答下列问题．

图L2­10­4
(1)现备有以下器材：
A．干电池1个
B．滑动变阻器(0～50 Ω)
C．电压表(量程3 V)
D．电压表(量程15 V)
E．电流表(量程0.6 A)
F．电流表(量程3 A)
其中电压表应选________，电流表应选________．(填字母代号)
(2)图L2­10­5是根据实验数据作出的U­I图像，由此可知这个干电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω.

图L2­10­5

5．某同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻．
(1)他选择多用电表电压挡，把红、黑表笔直接接在电源两极，读数如图L2­10­6甲所示，则电源电动势约为______V.

图L2­10­6
(2)为了更准确地测量电源的电动势和内阻，他用多用电表的“直流100 mA”挡设计了如图乙所示的测量电路，为了电表安全，请估算开关闭合前电阻箱的最小取值为________Ω.
(3)调节电阻箱到合适的值并记录其读数R，合上开关从多用电表上读出相应的示数I.
(4)重复(3)获得多组数据，根据数据作出了如图L2­10­7所示的R­图线．

图L2­10­7
(5)由图线得干电池的电动势E＝________V(保留三位有效数字)，内阻r＝________Ω (取整数)，多用电表的内电阻对________(选填“E”“r”或“E和r”)的测量结果有影响．
6．在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：
A．干电池(电动势E约为1.5 V，内阻r小于1.5 Ω)；
B．电流表G(满偏电流为3 mA，内阻Rg＝10 Ω)；
C．电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω)；
D．滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)；
E．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1 A)；
F．定值电阻R3＝990 Ω；
G．开关、导线若干．
(1)为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器为________(填字母代号)．
(2)请画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图．

(3)图L2­10­8为某同学根据正确的实验操作得到的数据作出的I1­I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由该图线可得被测干电池的电动势E＝______，内电阻r＝________．

图L2­10­8

7．一种供实验使用的小型电池标称电压为9 V，电池允许的最大输出电流为50 mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，用图L2­10­9所示的电路进行测量(图中电压表内阻很大，可不考虑它对测量的影响)，R为电阻箱，阻值范围为0～9999 Ω，R0是保护电阻．

图L2­10­9
(1)实验室里备用的定值电阻有以下几种规格：
A．10 Ω，5 W
B．150 Ω，0.5 W
C．200 Ω，0.25 W
D．1.2 kΩ，1 W
实验时，R0应选用________较好．(填字母代号)
(2)在实验中，当电阻箱调到如图L2­10­10所示的位置后，闭合开关S，电压表的示数为9.0 V，电阻箱此时的电阻为______Ω，电路中流过电阻箱的电流为________mA.

图L2­10­10
(3)断开开关，调整电阻箱的阻值，再闭合开关，读取电压表的示数U，算出流过电阻箱的电流I，多次测量后，作出如图L2­10­11所示的图像，则该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.

图L2­10­11

10　实验：测定电池的电动势和电阻
1．C
2．(1)ABD　(2)如图所示

[解析] 要使滑动变阻器起变阻的作用，则必须使接入电路的两根导线中有一条接在下面的接线柱上，另一条接在上面的金属杆的一端，图中滑动变阻器起不到变阻的作用；电流表和电压表接入电路时，选择好恰当的量程后，要特别注意“＋”“－”接线柱的接线是否正确，不然的话，极易损坏电表，图中电流表的“＋”“－”接线柱的接线出现错误；干电池的电动势为1.5 V，电压表量程选用适当，但电压表不能直接并联到电源两端，因为开关断开后，电压表仍有示数．

3．B　[解析] 设(I1，U1)和(I2，U2)为两组测量值，由闭合电路的欧姆定律得，关于测量值E和r的方程为E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，联立求得E＝，r＝.
考虑到电流表的分压作用，设电流表的内阻为RA，由闭合电路的欧姆定律得E0＝U1＋I1(r0＋RA)，E0＝U2＋I2(r0＋RA)，求得准确值为E0＝，r0＝－RA，比较两种情况下的最终表达式可以看出E0＝E，r0<r，故选项B正确．
本题的误差分析还可用图像法来分析．由实验测得的数据作出的图像如图中的甲(虚线)所示，考虑到电流表的分压作用后作出的图像如图中的乙(实线)所示，由图像不难看出：E0＝E，r0<r.
4．(1)C　E　(2)1.5　1.0
[解析] (2)U­I图像在纵轴上的截距等于干电池的电动势，为1.5 V，图线的斜率的绝对值等于电源内阻，r＝＝ Ω＝1.0 Ω.
5．(1)1.30　(2)13 Ω(15 Ω也可)　(5)1.40(1.35～1.45均可)　8　r
[解析] (1)多用电表电压挡的读数约为1.30 V.
(2)当多用电表的“直流100 mA”挡满偏时，电阻最小，则开关闭合前电阻箱的最小取值Rmin＝ Ω＝13 Ω.
(5)由闭合电路欧姆定律，E＝I(R＋r)，则R＝－r，R­图线的斜率k＝E＝ V＝1.40 V，截距－r＝－8 Ω，即内阻r＝8 Ω，考虑多用电表内阻，E＝I(R＋r＋rA)，可见对干电池内阻的测量结果有影响．
6．(1)D　(2)如图所示

(3)1.47 V　0.73 Ω
[解析] 与典型的U­I图像法测电动势及内阻的实验相比，本题所提供的器材中缺少电压表，但多了一个电流表和定值电阻，能否将其中一个电流表先改装成电压表再按U­I图像法进行实验呢？进一步定量分析可知，电流表G的满偏电流为3 mA，内阻Rg＝10 Ω，若将其与定值电阻R3＝990 Ω串联，就可改装成量程为3 V的电压表了，其读数为U＝1000I1.由I1­I2图像可知纵坐标I1乘以1000即可转换为U­I2图线，由此可算出E和r.
7．(1)B　(2)750　10　(3)9.5　50
[解析] (1)保护电阻R0的选择关系到能否控制电源的输出电流在50 mA以下，取电阻箱的电阻R＝0，则R0＋r＝＝ Ω＝180 Ω.
实验室里备用的定值电阻B(150 Ω)和C(200 Ω)均接近180 Ω，比较它们的额定电流，IB＝＝ A＝0.058 A>Imax，IC＝＝ A＝0.035 A<Imax，故应选电阻B作为保护电阻．
(2)电阻箱的读数为750 Ω，通过电阻箱的电流为I＝＝ Ω＝0.01 A＝10 mA.
(3)延长U­I图线，与纵轴的交点即电源的电动势，则E＝9.5 V，电源的内阻r＝＝50 Ω.

沁园春·雪 <毛泽东>
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大河上下，顿失滔滔。
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唐宗宋祖，稍逊风骚。
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