（天津專用）2020屆高考物理一輪復習 考點規(guī)范練44 測量電源的電動勢與內阻（含解析）新人教版

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1、考點規(guī)范練44　測量電源的電動勢與內阻 1.(2018·云南昭通綏江一中期末)利用伏安法測量干電池的電動勢和內阻,現(xiàn)有的器材為干電池(電動勢約為1.5 V),電壓表(量程1 V,內阻998.3 Ω),電流表(量程1 A),滑動變阻器(最大阻值99 999.9 Ω),單刀單擲開關1個,導線若干。 (1)設計測量電源電動勢和內阻的電路并將它畫在虛線框內,要求在圖中標出電壓表、電流表的接線柱的正負。 　　　　　　　　　　　　 (2)為了滿足本實驗要求并保證實驗的精確度,電壓表量程應擴大為原量程的　　　　倍,電阻箱的阻值應為　　　　Ω。? 2.某同學利用如圖甲所示電路測量電源的電

2、動勢E和內阻r,可供選擇的實驗器材有待測電源(電動勢約6 V,內阻約1 Ω),定值電阻RA(阻值10 Ω)和RB(阻值1 Ω),滑動變阻器R(最大阻值10 Ω),電流表A(量程為0~0.6 A,內阻約1 Ω),電壓表V(量程為0~5 V,內阻約10 kΩ),開關S,導線若干。請回答下列問題: 甲 乙 (1)圖甲為該同學設計的電路圖的一部分,將電路圖補充完整。 (2)圖甲中的R1應選　　　　(選填“RA”或“RB”)。? (3)改變滑動變阻器接入電路的阻值,分別記下幾組電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I;以U為縱坐標,I為橫坐標,作U-I圖線如圖乙所示,并求出U-I圖線在橫

3、軸上的截距a和在縱軸上的截距b。請選用待測電源電動勢E、內阻r、定值電阻R1和R2,寫出a、b的表達式,a=　　　　,b=　　　　,代入相應數(shù)值即可得E和r的測量值。? 3.(2018·湖北襄陽高三調研)圖甲為某興趣小組測量電池組的電動勢和內阻的實驗原理圖,已知電池組的電動勢約3 V,內阻約2 Ω?，F(xiàn)提供的器材如下: 甲 A.電池組 B.電壓表V1(量程0~10 V,內阻約10 000 Ω) C.電壓表V2(量程0~3 V,內阻約10 000 Ω) D.電阻箱R(0~99.9 Ω) E.定值電阻R1=20 Ω F.定值電阻R2=1 000 Ω H.開關和導線若干 (1)

4、如果要準確測量電源的電動勢和內阻,電壓表V應選擇　　　　(選填“B”或“C”);定值電阻R0應選擇　　　　(選填“E”或“F”)。? 乙 (2)改變電阻箱的阻值R,記錄對應電壓表的讀數(shù)U,作出的1U-1R圖像如圖乙所示,圖線與橫、縱坐標軸的截距分別為-b、a,定值電阻的阻值用R0表示,則可得該電池組的電動勢為　　　　,內阻為　　　　。? (3)該實驗測得的電動勢與真實值相比　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”),內阻的測量值與真實值相比　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。? 4.(2018·北京卷)如圖甲所示,用電動勢為E,內阻為r的電源,向滑動變阻器R供電。改變變阻器

5、R的阻值,路端電壓U與電流I均隨之變化。 甲 乙 (1)以U為縱坐標,I為橫坐標,在圖2中畫出變阻器阻值R變化過程中U-I圖像的示意圖,并說明U-I圖像與兩坐標軸交點的物理意義。 (2)a.請在圖乙畫好的U-I關系圖線上任取一點,畫出帶網格的圖形,以其面積表示此時電源的輸出功率; b.請推導該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件。 (3)請寫出電源電動勢定義式,并結合能量守恒定律證明:電源電動勢在數(shù)值上等于內、外電路電勢降落之和。 考點規(guī)范練44　測量電源的電動勢與內阻 1.解析(1)利用伏安法測量干電池的電動勢和內阻,根據實驗原理選擇儀器設計電路圖。實驗中應

6、保證電流由電表的正接線柱流入,由負接線柱流出,并且電流表要串聯(lián)在電路中,而電壓表串聯(lián)一個電阻并聯(lián)在電源兩端,分析電表的連接即可得出正確電路。如圖所示。 (2)電動勢約為1.5V,電壓表量程1V,為了滿足本實驗要求并保證實驗的精確度,電壓表量程應擴大為原量程的2倍,要使量程擴大為原來的2倍,則應串聯(lián)一個與電壓表內阻相等的電阻,故應使與之串聯(lián)的電阻箱的阻值為998.3Ω。 答案(1)見解析　(2)2　998.3 2.解析(1)利用電壓表和電流表測量電源電動勢和內阻的實驗,電流表內阻與電源內阻相差不大,所以要把電流表內接,電路圖如答案圖。 (2)由于滑動變阻器最大阻值只有10Ω,電流表量

7、程只有0.6A,所以需要串聯(lián)的電阻R1應該選擇阻值為10Ω的定值電阻RA。 (3)由閉合電路歐姆定律得,E=U+I(R2+r),變化為U=E-(R2+r)I。對照題圖乙,則有b=E,a=ER2+r。 答案(1)如圖所示　(2)RA　(3)ER2+r　E 3.解析(1)電壓表V1的量程太大,使得電壓表指針的偏角太小,測量誤差太大,R2=1000Ω的定值電阻太大,使得電壓表指針的偏角太小,且在改變電阻箱阻值時,電壓表的示數(shù)變化不明顯,故電壓表選擇C,定值電阻選擇E。 (2)由閉合電路歐姆定律得U=E-UR(r+R0),化簡得1U=r+R0E·1R+1E,則有k=ab=r+R0E,a=1

8、E,解得E=1a,r=1b-R0。 (3)考慮到電壓表的分流作用,則有E=U+UR+URV(r+R0),變形得1U=r+R0E·1R+1E+r+R0ERV,縱軸截距變大,為1E+r+R0ERV,計算時依然用1U=r+R0E·1R+1E求解E和r,則求得的值均偏小。 答案(1)C　E (2)1a　1b-R0 (3)偏小　偏小 4.解析(1)U=E-I·r 所以U與I為一次函數(shù)關系,U-I圖像為直線,截距為E,斜率為-r 與縱軸交點:I=0,U=E,即電動勢; 與橫軸交點:U=0,I=Er,即電源短路時的電流。 (2)a.輸出功率P=U·I,即該點橫縱坐標之積,即圖中矩形部分

9、的面積。 b.方法一:因為網格面積代表輸出功率,所以 P=U·I =(E-I·r)·I =E·I-I2r =-r·I-E2r2+E24r 當I=E2r,即ER+r=E2r,R=r時,P有最大值E24r 方法二:P=I2·R=ER+r2·R=E2R2+2Rr+r2·R=E2R+r2R+2r 由均值不等式,當R=r2R,即R=r時,R+r2R有最小值2r,所以P有最大值E24r。 (3)電動勢定義式:E=W非q① 在時間t內通過電路的電荷量為q=It② 根據能量守恒定律,非靜電力做的功應該等于內外電路產生的焦耳熱的總和。 即W非=Q內+Q外③ 在時間t內:Q外=I2Rt,④ Q內=I2rt⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式,EIt=I2Rt+I2rt 即E=IR+Ir 得到:E=U外+U內 其中U外即外電路電勢降落,U內即內電路電勢降落。 答案(1)圖像見解析,與縱軸交點表示電動勢,與橫軸交點表示電源短路時的電流 (2)a.圖見解析;b.見解析 (3)E=W非q,證明見解析 4