实验十二、十三
1.(7分)(2009·高考全国Ⅱ) 图为测量某电源电动势和内阻时得到的U -I 图线.用此电源与三个阻值为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V . 则该电路可能为 (
)
【解析】 本题考查测电源的电动势和内电阻及电路的有关知识,意在考查考生综合运
用电路知识和实验的有关方法解决问题的能力;由图可知,E =U m =6V ,U =4V 时,I =4A ,
U 因此有6=4+4r ,解得r =0.5Ω,当路端电压为4.8V 时,U 内=E -U =6-4.8=1.2(V),由U 内
R U 4.8=R =0.5=2(Ω),由电阻的串联知识可知,正确答案为B. r U 内1.2
【答案】 B
2.(7分) 用图所示电路测量电池电动势和内阻时,若有两只电压表V 1、V 2量程相同,内阻分别为R V 1、R V 2,且R V 1>R V 2;两只电流表A 1、A 2量程相同,内阻分别为R A 1、R A 2,且R A 1>R A 2,在实验中,为了使E 、r 的测量值精确些,选择的电表可以是 (
)
A .V 1与A 1 B .V 1与A 2
C .V 2与A 1 D .V 2与A 2
【答案】 AB
3.(9分)(2009·安徽理综) 用如图所示电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R 0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(a)电流表(量程0.6A 、3A)
(b)电压表(量程3V 、15V)
(c)定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W)
(d)定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)
(e)滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A)
(f)滑动变阻器(阻值范围0~100Ω、额定电流1A) .
那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择________V,电流表的量程应选择________A;R 0应选择________Ω的定值电阻,R 应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器.
(2)引起该实验系统误差的主要原因是______________________.
【解析】 本题主要考查的知识点是测电源的电动势和内电阻,意在考查考生对电学实验器材的选择能力和误差分析能力.
【答案】 (1)3 0.6 1 0~10 (2)电压表的分流
4.(9分)(2009·北京理综) 某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一个这个电池的电动势E 和内电阻r ,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω,可当标准电阻用) 、一只电流表(量程I g =0.6A ,内阻r g =0.1Ω)和若干导线.
①请根据测定电动势E 和内电阻r 的要求,设计图1中器件的连接方式,画线把它们连接起来.
②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R ,读出与R 对应的电流表的示数I ,并作记录.当
电阻箱的阻值R =2.6Ω时,其对应的电流表的示数如图2所示.处理实验数据时,首先计
111算出每个电阻值I 的倒数;再制作R —坐标图,如图3所示,图中已标注出了(R ,的几I I I
个与测量对应的坐标点.请你将与图2实验数据对应的坐标点也标注在图3上.
③在图3上把描绘出的坐标点连成图线.
④根据图3描绘出的图线可得出这个电池的电动势E =__________V,内电阻r =__________Ω.
【解析】 本题考查测量电源电动势和内阻实验的设计和数据处理,意在考查考生实验设计的能力和处理实验数据的能力等.
①先设计实验电路图,然后再根据电路图连线.由欧姆定律E =I (R +r ) 知,只要知道两组外电阻和电流值,就可以解出电源电动势和内阻.因此,直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行.
②由电表可读出此时电流为0.50A ,则坐标为(2,2.6).再在坐标纸上描出该点.
③剔除明显有误差的点,将其他点用平滑的曲线连接起来,得到一条直线.
E ④将欧姆定律的表达式E =I (R +r ) 变形得R =r ,由此式可知,外电阻和电流的倒数I
呈线性关系.将图中的直线延长,与纵坐标轴的交点值为-r =-0.3,则电阻为0.3Ω,直线
5.6-2.6的斜率为k =E ==1.5(V). 4-2
【答案】 ①见图1 ②见图2 ③见图2
④1.5(1.46~1.54) 0.3(0.25~
0.35)
5.(9分)(2009·高考海南卷) 图1是利用两个电流表和测量干电池电动势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R 1和内阻之和为10000Ω(比r 和滑动变阻器的总电阻都大得多) ,为理想电流表.
(1)按电路原理图在图2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__________(填“a 端”、“中央”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I 1和I 2.
和的示数 1212
(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I m =__________A.
【答案】 (1)连线如图1所示. (2)b 端 (3)如图2所示.
(4)1.49(在1.48~1.50范围内同样给分) 0.60(在0.55~0.65范围内同样给分)
(5)2.5(在2.3~2.7范围内同样给分
)
6.(12分)(2009·扬州模拟) 测量电源的电动势E 及内阻r (E 约为6V ,r 约为1.5Ω).器材:
量程3V 的理想电压表V ,量程0.6A 的电流表A(具有一定内阻) ,固定电阻R =8.5Ω,滑动变阻器R ′(0~10Ω),开关S ,导线若干.
(1)画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.
(2)用笔画线代替导线在下图中完成实线连接.
(3)实验中,当电流表读数为I 1时,电压表读数为U 1;当电流表读数为I 2时,电压表读
数为U 2,则可以求出E =________,r =________.(用I 1,I 2,U 1,U 2及R 表示)
【答案】 (1)(2)如图
I 1U 2-I 2U 1U 2-U 1(3) -R I 1-I
2I 1-I 2
7.(12分)(2009·杭州模拟) 用伏安法测一节干电池的电动势E 和内电阻r ,所给的器材有:
A 电压表:0~3V ~15V
B 电流表:0~0.6A ~3A
C 变阻器R 1(总电阻20Ω)
D 变阻器R 2(总电阻100Ω);以及电键S 和导线若干.
(1)画出实验电路图(标明变阻器规格) .
(2)如图所示的U —I 图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出E =________V,r =________Ω.
(3)若只选用两组数据,用欧姆定律算出E 、r ,有可能误差较大,若选用第________和
第________组数据误差最大.
【解析】 (1)电路图如答案图
ΔU(2)如图,由纵轴截距可得电动势E =1.5V ,由r =||,可得干电池的内阻r =0.5Ω. ΔI
(3)5、6组数据误差较大.
【答案】 (1)电路图如图所示
(2)图见解析 1.5 0.5 (3)5 6
8.(12分) 按右图所示的电路测量两节干电池串联组成的电池组的电动势E 和内阻r ,其中R 为电阻箱,R 0为定值电阻,干电池的工作电流不宜超过0.5A. 实验室提供的器材如下:电流表(量程0~0.6~3.0A) ,电阻箱(阻值范围0~999.9Ω),定值电阻若干,开关、导线若干.
(1)在下面提供的四个电阻中,保护电阻R 0应选用________(填写阻值相应的字母) .
A .5Ω B .20Ω C .100Ω D .1Ω
(2)根据电路图,请在图甲中画出连线,将器材连接成实验电路.
(3)实验时,改变电阻箱R 的值,记录下电流表A 的示数I ,得到若干组R 、I 的数据.根
1据实验数据绘出如图乙所示的R -图线,由此得出电池组的电动势E =________V,内电阻I r =________Ω.按照此实验方法,电动势的测量值与真实值相比________,内电阻的测量值与真实值相比________.(填“偏大”、“偏小”、“相等”)
【解析】 (1)两节干电池的电动势E =3V ,电路工作电流不超过0.5A
,电路中的最小
E 3电阻R ==Ω=6Ω,而R =R 0+r +R A ,故R 0选5Ω,A 正确. I 0.5
(2)见答案
(3)由闭合电路欧姆定律E =I (R +R A +R 0+r ) 得
1124R =E ·-(R A +R 0+r ) ,在R -图象中E 为图象的斜率E =V =3.0V ,图线在R 轴I I 10-2
上的交点为R A +R 0+r =6.0Ω,所以R A +r =r 测=6.0Ω-R 0=1.0Ω,测量的内阻应为r +R A ,故偏大,A 读数是流过电流表的真实电流,因而电动势无误差,测量值与真实值应相等.
【答案】 (1)A
(2)连接如图
(3)2.9~3.0 0.9~1.1 相等 偏大
9.(12分) 右图是测定电流表内电阻实验的电路图,电流表的内电阻约为100Ω左右,满偏电流为500μA,有电池作电源.
(1)实验室配有的可变电阻是
A .电阻箱,阻值范围为0~10Ω
B .电阻箱,阻值范围为0~9999Ω
C .电位器,阻值范围为0~200Ω
D .电位器,阻值范围为0~20kΩ
在上述配有的可变电阻中,电路图中的R ′应选用________;R 应选用________(填字母代号) .
(2)某学生的实验步骤如下:
①先将R 的阻值调到最大,合上S 1,调节R 的阻值,使电流表的指针指到满刻度 ②合上S 2,调节R ′和R 的阻值,使电流表的指针指到满刻度的一半
③记下R ′的阻值
指出上述实验步骤中有什么错误?
答:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
(3)如果按正确实验步骤测得的R ′的阻值为100Ω,已知电流表的满偏电流为500μA,现在要把它改装成2V 的电压表,则串联的分压电阻R 串为________Ω.
【解析】 (1)电流表的内阻约为100Ω,故R ′应选用B ;为减小用半偏法测电流表内阻的系统误差,必须满足R ′≪R ,故R 应选用D.
(3)由2V =500μA ×(R 串+R ′) 解出R 串=3900Ω.
【答案】 (1)B D (2)合上S 2后,就不能再调节R 的阻值 (3)3900
10.(13分) 现有一块59C 2型的小量程电流表G(表头) ,满偏电流为50μA,电阻约为800Ω~850Ω,把它改装成1mA 、10mA 的两量程电流表.可供选择的器材有:
滑动变阻器R 1,最大阻值为20Ω;滑动变阻器R 2,最大阻值为100kΩ;电阻箱R ′,最大阻值9999Ω;定值电阻R 0,阻值1kΩ;电池E 1,电动势1.5V ;电池E 2,电动势3.0V ;电池E 3,电动势4.5V(所有电池内阻均不计) ;标准电流表A ,满偏电流1.5mA ;单刀单掷开关S 1和S 2;单刀双掷开关S 3、S 4;电阻丝及导线若干.
(1)采用如下图(甲) 所示电路测量表头的内阻,为提高测量精确度,选用的滑动变阻器为________;选用的电池为________.
(2)将G 改装成两量程电流表.现有两种备选电路,如图(乙) 、(丙) 所示.图________为
合理电路,另一电路不合理的理由是______________________________________________.
【解析】 (1)用此电路测量表头内阻的方法是半偏法.S 1断开和S 1闭合的两次操作中要求干路电流近似不变,而满足这个条件必须使滑动变阻器R 的阻值远远大于R g ,因此滑动变阻器应选用R 2. 根据闭合电路欧姆定律可知,电源电动势E 越大,R 2越大,实验条件满足得越好,误差越小,所以电池应选用E 3.
(2)图(乙) 所示的电路较合理.因为图(丙) 所示电路在通电状态下,更换量程时会造成两个分流电阻都未并联在表头两端,可能导致通过表头的电流超过其满偏电流而损坏.
【答案】 (1)R 2 E 3 (2)(乙) 理由见解析
实验十二、十三
1.(7分)(2009·高考全国Ⅱ) 图为测量某电源电动势和内阻时得到的U -I 图线.用此电源与三个阻值为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V . 则该电路可能为 (
)
【解析】 本题考查测电源的电动势和内电阻及电路的有关知识,意在考查考生综合运
用电路知识和实验的有关方法解决问题的能力;由图可知,E =U m =6V ,U =4V 时,I =4A ,
U 因此有6=4+4r ,解得r =0.5Ω,当路端电压为4.8V 时,U 内=E -U =6-4.8=1.2(V),由U 内
R U 4.8=R =0.5=2(Ω),由电阻的串联知识可知,正确答案为B. r U 内1.2
【答案】 B
2.(7分) 用图所示电路测量电池电动势和内阻时,若有两只电压表V 1、V 2量程相同,内阻分别为R V 1、R V 2,且R V 1>R V 2;两只电流表A 1、A 2量程相同,内阻分别为R A 1、R A 2,且R A 1>R A 2,在实验中,为了使E 、r 的测量值精确些,选择的电表可以是 (
)
A .V 1与A 1 B .V 1与A 2
C .V 2与A 1 D .V 2与A 2
【答案】 AB
3.(9分)(2009·安徽理综) 用如图所示电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R 0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(a)电流表(量程0.6A 、3A)
(b)电压表(量程3V 、15V)
(c)定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W)
(d)定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)
(e)滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A)
(f)滑动变阻器(阻值范围0~100Ω、额定电流1A) .
那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择________V,电流表的量程应选择________A;R 0应选择________Ω的定值电阻,R 应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器.
(2)引起该实验系统误差的主要原因是______________________.
【解析】 本题主要考查的知识点是测电源的电动势和内电阻,意在考查考生对电学实验器材的选择能力和误差分析能力.
【答案】 (1)3 0.6 1 0~10 (2)电压表的分流
4.(9分)(2009·北京理综) 某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一个这个电池的电动势E 和内电阻r ,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω,可当标准电阻用) 、一只电流表(量程I g =0.6A ,内阻r g =0.1Ω)和若干导线.
①请根据测定电动势E 和内电阻r 的要求,设计图1中器件的连接方式,画线把它们连接起来.
②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R ,读出与R 对应的电流表的示数I ,并作记录.当
电阻箱的阻值R =2.6Ω时,其对应的电流表的示数如图2所示.处理实验数据时,首先计
111算出每个电阻值I 的倒数;再制作R —坐标图,如图3所示,图中已标注出了(R ,的几I I I
个与测量对应的坐标点.请你将与图2实验数据对应的坐标点也标注在图3上.
③在图3上把描绘出的坐标点连成图线.
④根据图3描绘出的图线可得出这个电池的电动势E =__________V,内电阻r =__________Ω.
【解析】 本题考查测量电源电动势和内阻实验的设计和数据处理,意在考查考生实验设计的能力和处理实验数据的能力等.
①先设计实验电路图,然后再根据电路图连线.由欧姆定律E =I (R +r ) 知,只要知道两组外电阻和电流值,就可以解出电源电动势和内阻.因此,直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行.
②由电表可读出此时电流为0.50A ,则坐标为(2,2.6).再在坐标纸上描出该点.
③剔除明显有误差的点,将其他点用平滑的曲线连接起来,得到一条直线.
E ④将欧姆定律的表达式E =I (R +r ) 变形得R =r ,由此式可知,外电阻和电流的倒数I
呈线性关系.将图中的直线延长,与纵坐标轴的交点值为-r =-0.3,则电阻为0.3Ω,直线
5.6-2.6的斜率为k =E ==1.5(V). 4-2
【答案】 ①见图1 ②见图2 ③见图2
④1.5(1.46~1.54) 0.3(0.25~
0.35)
5.(9分)(2009·高考海南卷) 图1是利用两个电流表和测量干电池电动势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R 1和内阻之和为10000Ω(比r 和滑动变阻器的总电阻都大得多) ,为理想电流表.
(1)按电路原理图在图2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__________(填“a 端”、“中央”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I 1和I 2.
和的示数 1212
(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I m =__________A.
【答案】 (1)连线如图1所示. (2)b 端 (3)如图2所示.
(4)1.49(在1.48~1.50范围内同样给分) 0.60(在0.55~0.65范围内同样给分)
(5)2.5(在2.3~2.7范围内同样给分
)
6.(12分)(2009·扬州模拟) 测量电源的电动势E 及内阻r (E 约为6V ,r 约为1.5Ω).器材:
量程3V 的理想电压表V ,量程0.6A 的电流表A(具有一定内阻) ,固定电阻R =8.5Ω,滑动变阻器R ′(0~10Ω),开关S ,导线若干.
(1)画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.
(2)用笔画线代替导线在下图中完成实线连接.
(3)实验中,当电流表读数为I 1时,电压表读数为U 1;当电流表读数为I 2时,电压表读
数为U 2,则可以求出E =________,r =________.(用I 1,I 2,U 1,U 2及R 表示)
【答案】 (1)(2)如图
I 1U 2-I 2U 1U 2-U 1(3) -R I 1-I
2I 1-I 2
7.(12分)(2009·杭州模拟) 用伏安法测一节干电池的电动势E 和内电阻r ,所给的器材有:
A 电压表:0~3V ~15V
B 电流表:0~0.6A ~3A
C 变阻器R 1(总电阻20Ω)
D 变阻器R 2(总电阻100Ω);以及电键S 和导线若干.
(1)画出实验电路图(标明变阻器规格) .
(2)如图所示的U —I 图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出E =________V,r =________Ω.
(3)若只选用两组数据,用欧姆定律算出E 、r ,有可能误差较大,若选用第________和
第________组数据误差最大.
【解析】 (1)电路图如答案图
ΔU(2)如图,由纵轴截距可得电动势E =1.5V ,由r =||,可得干电池的内阻r =0.5Ω. ΔI
(3)5、6组数据误差较大.
【答案】 (1)电路图如图所示
(2)图见解析 1.5 0.5 (3)5 6
8.(12分) 按右图所示的电路测量两节干电池串联组成的电池组的电动势E 和内阻r ,其中R 为电阻箱,R 0为定值电阻,干电池的工作电流不宜超过0.5A. 实验室提供的器材如下:电流表(量程0~0.6~3.0A) ,电阻箱(阻值范围0~999.9Ω),定值电阻若干,开关、导线若干.
(1)在下面提供的四个电阻中,保护电阻R 0应选用________(填写阻值相应的字母) .
A .5Ω B .20Ω C .100Ω D .1Ω
(2)根据电路图,请在图甲中画出连线,将器材连接成实验电路.
(3)实验时,改变电阻箱R 的值,记录下电流表A 的示数I ,得到若干组R 、I 的数据.根
1据实验数据绘出如图乙所示的R -图线,由此得出电池组的电动势E =________V,内电阻I r =________Ω.按照此实验方法,电动势的测量值与真实值相比________,内电阻的测量值与真实值相比________.(填“偏大”、“偏小”、“相等”)
【解析】 (1)两节干电池的电动势E =3V ,电路工作电流不超过0.5A
,电路中的最小
E 3电阻R ==Ω=6Ω,而R =R 0+r +R A ,故R 0选5Ω,A 正确. I 0.5
(2)见答案
(3)由闭合电路欧姆定律E =I (R +R A +R 0+r ) 得
1124R =E ·-(R A +R 0+r ) ,在R -图象中E 为图象的斜率E =V =3.0V ,图线在R 轴I I 10-2
上的交点为R A +R 0+r =6.0Ω,所以R A +r =r 测=6.0Ω-R 0=1.0Ω,测量的内阻应为r +R A ,故偏大,A 读数是流过电流表的真实电流,因而电动势无误差,测量值与真实值应相等.
【答案】 (1)A
(2)连接如图
(3)2.9~3.0 0.9~1.1 相等 偏大
9.(12分) 右图是测定电流表内电阻实验的电路图,电流表的内电阻约为100Ω左右,满偏电流为500μA,有电池作电源.
(1)实验室配有的可变电阻是
A .电阻箱,阻值范围为0~10Ω
B .电阻箱,阻值范围为0~9999Ω
C .电位器,阻值范围为0~200Ω
D .电位器,阻值范围为0~20kΩ
在上述配有的可变电阻中,电路图中的R ′应选用________;R 应选用________(填字母代号) .
(2)某学生的实验步骤如下:
①先将R 的阻值调到最大,合上S 1,调节R 的阻值,使电流表的指针指到满刻度 ②合上S 2,调节R ′和R 的阻值,使电流表的指针指到满刻度的一半
③记下R ′的阻值
指出上述实验步骤中有什么错误?
答:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
(3)如果按正确实验步骤测得的R ′的阻值为100Ω,已知电流表的满偏电流为500μA,现在要把它改装成2V 的电压表,则串联的分压电阻R 串为________Ω.
【解析】 (1)电流表的内阻约为100Ω,故R ′应选用B ;为减小用半偏法测电流表内阻的系统误差,必须满足R ′≪R ,故R 应选用D.
(3)由2V =500μA ×(R 串+R ′) 解出R 串=3900Ω.
【答案】 (1)B D (2)合上S 2后,就不能再调节R 的阻值 (3)3900
10.(13分) 现有一块59C 2型的小量程电流表G(表头) ,满偏电流为50μA,电阻约为800Ω~850Ω,把它改装成1mA 、10mA 的两量程电流表.可供选择的器材有:
滑动变阻器R 1,最大阻值为20Ω;滑动变阻器R 2,最大阻值为100kΩ;电阻箱R ′,最大阻值9999Ω;定值电阻R 0,阻值1kΩ;电池E 1,电动势1.5V ;电池E 2,电动势3.0V ;电池E 3,电动势4.5V(所有电池内阻均不计) ;标准电流表A ,满偏电流1.5mA ;单刀单掷开关S 1和S 2;单刀双掷开关S 3、S 4;电阻丝及导线若干.
(1)采用如下图(甲) 所示电路测量表头的内阻,为提高测量精确度,选用的滑动变阻器为________;选用的电池为________.
(2)将G 改装成两量程电流表.现有两种备选电路,如图(乙) 、(丙) 所示.图________为
合理电路,另一电路不合理的理由是______________________________________________.
【解析】 (1)用此电路测量表头内阻的方法是半偏法.S 1断开和S 1闭合的两次操作中要求干路电流近似不变,而满足这个条件必须使滑动变阻器R 的阻值远远大于R g ,因此滑动变阻器应选用R 2. 根据闭合电路欧姆定律可知,电源电动势E 越大,R 2越大,实验条件满足得越好,误差越小,所以电池应选用E 3.
(2)图(乙) 所示的电路较合理.因为图(丙) 所示电路在通电状态下,更换量程时会造成两个分流电阻都未并联在表头两端,可能导致通过表头的电流超过其满偏电流而损坏.
【答案】 (1)R 2 E 3 (2)(乙) 理由见解析