(1)部分連線如圖甲所示,導線a端應(yīng)連接到 (選填“A”“B”“C”或“D”)接線柱上。正確連接后,某次測量中電壓表指針位置如圖乙所示,其示數(shù)為 V。
(2)測得的7組數(shù)據(jù)已標在如圖丙所示U-I坐標系上,用作圖法求干電池的電動勢E= V和內(nèi)阻r= Ω。(計算結(jié)果均保留2位小數(shù))
丙
2.(2022湖北卷)某探究小組學習了多用電表的工作原理和使用方法后,為測量一種新型材料制成的圓柱形電阻的電阻率,進行了如下實驗探究。
(1)該小組用螺旋測微器測量該圓柱形電阻的直徑D,示數(shù)如圖甲所示,其讀數(shù)為 mm。再用游標卡尺測得其長度L。
甲
乙
(2)該小組用如圖乙所示的電路測量該圓柱形電阻Rx的阻值。圖乙中電流表量程為0~0.6 A、內(nèi)阻為1.0 Ω,定值電阻R0的阻值為20.0 Ω,電阻箱R的最大阻值為999.9 Ω。首先將S2置于位置1,閉合S1,多次改變電阻箱R的阻值,記下電流表的對應(yīng)讀數(shù)I,實驗數(shù)據(jù)見下表。
根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖丙中繪制出-R圖像。再將S2置于位置2,此時電流表讀數(shù)為0.400 A。根據(jù)圖丙中的圖像可得Rx= Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。最后可由表達式ρ= (用D、L、Rx表示)得到該圓柱形電阻的電阻率。
丙
(3)該小組根據(jù)圖乙的電路和圖丙的-R圖像,還可以求得電源電動勢E= V,內(nèi)阻r= Ω。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)
(4)持續(xù)使用后,電源電動勢降低、內(nèi)阻變大。若該小組再次將此圓柱形電阻連入此裝置,測得電路的電流,仍根據(jù)原來描繪的圖丙的圖像得到該圓柱形電阻的測量值會 (選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
3.(2024廣東梅州模擬)用一張鋅片和一張銅片,中間夾一張浸過鹽水的紙,并從鋅片和銅片各引出一個電極,這樣就組成了一個電池。為研究該電池的特性,某同學進行了以下實驗:(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
(1)將電池組按圖甲所示接入電路,圖中電流表的量程為0~10 mA,內(nèi)阻為100 Ω;
(2)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,發(fā)現(xiàn)當R=100 Ω時,電流表的示數(shù)I如圖乙所示,則I= mA;
(3)反復調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,讀出多組電流表的示數(shù)I和對應(yīng)電阻箱的阻值R,并在圖中描出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)點,請利用已描出的點繪出-R圖線;
(4)由圖繪出的-R圖線可知,該電池組的電動勢為 V,內(nèi)阻為 Ω。
4.(2024廣東梅州模擬)某同學利用圖甲的電路圖測量電源的電動勢(E)和內(nèi)阻(r)。圖中V為理想電壓表,R為電阻箱。
(1)開關(guān)S閉合前,將電阻箱阻值調(diào)到 (選填“最大”或“最小”)。
(2)開關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)電阻箱,分別記錄下電阻箱阻值R和電壓表示數(shù)U,記錄多組數(shù)據(jù)后,作出圖像,如圖乙所示。根據(jù)圖乙可得電源的電動勢E= ,內(nèi)阻r= 。
(3)若電壓表的內(nèi)阻不是無窮大,則該方法測得的電源電動勢 ,電源內(nèi)阻 。(均選填“偏大”或“偏小”)
5.(2024廣東廣州模擬)某實驗小組準備探究電極間距、電極插入深度對水果電池的電動勢和內(nèi)阻的影響,實驗小組在市場上購買了品種、大小和成熟程度幾乎相同的蘋果,成員設(shè)計了兩個方案測量蘋果電池的電動勢E和內(nèi)阻r,電路原理圖如圖甲所示,實驗室可供器材如下:
電壓表(量程0~15 V,內(nèi)阻約15 kΩ);
電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.125 Ω);
微安表(量程0~200 μA,內(nèi)阻約1 000 Ω);
滑動變阻器(最大阻值100 Ω,最大電流2 A),電阻箱(0~99 999 Ω),開關(guān)、導線若干。
(1)查閱資料知道蘋果電池的電動勢約為1 V,內(nèi)阻約為幾千歐,經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)方案甲不合適,則下列關(guān)于方案甲不合適的原因正確的是 。
A.滑動變阻器起不到調(diào)節(jié)電路的作用
B.電流表量程不夠大
C.電壓表分流明顯導致測量誤差偏大
D.電壓表示數(shù)達不到量程的三分之一
(2)實驗小組根據(jù)方案乙進行實驗,根據(jù)數(shù)據(jù)作出-R圖像如圖丙所示,已知圖像的斜率為k,縱坐標截距為b,電表內(nèi)阻為rg,可求得被測電池的電動勢E= ,內(nèi)阻r= 。
(3)改變電極間距、電極插入深度重復實驗,測得數(shù)據(jù)如表所示。
分析以上數(shù)據(jù)可知水果電池電動勢與電極插入深度和電極間距 (選填“均有關(guān)”或“均無關(guān)”);電極插入越深,水果電池內(nèi)阻越 ;電極間距越大,水果電池內(nèi)阻越 。
參考答案
第5講 實驗:測量電源的電動勢和內(nèi)阻
1.答案 (1)B 1.20 (2)1.50 1.04
解析 (1)電壓表應(yīng)直接測量路端電壓,故導線a端接到B接線柱上。電壓表示數(shù)為1.20V。
(2)將圖像向外延伸,與縱軸的交點即為電源的電動勢E=1.50V,圖像的斜率即為電源的內(nèi)阻r=Ω=1.04Ω。
2.答案 (1)3.700 (2)6.0
(3)12 3.0 (4)偏大
解析 (1)用螺旋測微器測量該圓柱形電阻的直徑D,其讀數(shù)為3.5mm+20.0×0.01mm=3.700mm。
(2)(3)由電路可知,當將S2置于位置1,閉合S1時,有E=I(RA+R0+r+R),即R+,由圖丙可知,解得E=12V,=2,解得r=3.0Ω,再將S2置于位置2,此時電流表讀數(shù)為0.400A,則E=I'(r+R0+RA+Rx),解得Rx=6.0Ω,根據(jù)Rx=ρ=ρ,解得ρ= 。
(4)因電源電動勢變小,內(nèi)阻變大,則電流表的讀數(shù)變小,根據(jù)表達式E=I'(r+R0+RA+Rx),得到的Rx的值偏大,即Rx測量值偏大。
3.答案 (2)6.0
(3)見解析圖
(4)1.47(1.44~1.49均可) 47.0(44.0~49.0均可)
解析 (2)電流表的示數(shù)為6.0mA。
(3)繪出-R圖線如圖所示。
(4)由閉合電路歐姆定律得E=I(R+RA+r)
即R+
由-R圖線可知,
=100
解得E=1.47V,r=47.0Ω。
4.答案 (1)最大 (2) (3)偏小 偏小
解析 (1)為了保證電源安全,電阻箱阻值應(yīng)調(diào)到最大。
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有
E=U+·r
整理得
結(jié)合圖乙得E=,r=。
(3)若電壓表的內(nèi)阻不是無窮大,根據(jù)閉合電路歐姆定律有
E=U+·r
整理得
結(jié)合圖乙得E=
r=
故測得的電源電動勢偏小,電源內(nèi)阻偏小。
5.答案 (1)AD (2)-rg (3)均有關(guān) 小 大
解析 (1)滑動變阻器最大阻值只有100Ω,而蘋果電池的內(nèi)阻約為幾千歐,則滑動變阻器起不到調(diào)節(jié)的作用,故A正確;蘋果電池的電動勢約為1V,內(nèi)阻約為幾千歐,由閉合電路的歐姆定律可知,電路最大電流不會超過0.001A=1mA,則電流表幾乎沒有示數(shù),故B錯誤;電壓表內(nèi)阻遠大于滑動變阻器的電阻,電壓表的分流不明顯,故C錯誤;蘋果電池的電動勢約為1V,電壓表示數(shù)達不到量程的三分之一,故D正確。
(2)根據(jù)圖乙電路圖,由閉合電路歐姆定律有
E=I(r+rg+R)
整理得·R+
結(jié)合圖丙-R圖像得=k
=b
解得E=,r=-rg。
(3)由表中實驗數(shù)據(jù)可知,水果電池電動勢與電極插入深度和電極間距均有關(guān),在電極間距離相等時,由表中第1組與第3組實驗數(shù)據(jù)可知,電極插入越深,水果電池內(nèi)阻越小;由表中第1組與第2組數(shù)據(jù)可知,在電極插入深度相同時,電極間的距離越大,水果電池內(nèi)阻越大。
R/Ω
I/A
/A-1
5.0
0.414
2.42
10.0
0.352
2.84
15.0
0.308
3.25
20.0
0.272
3.68
25.0
0.244
4.10
30.0
0.222
4.50
序號
電極插入深度h/cm
電極間距d/cm
電動勢E/V
內(nèi)阻r/Ω
1
4
2
1.016
5 981
2
4
4
1.056
9 508
3
2
2
1.083
11 073

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