2013高考物理一轮总复习：第七章实验九知能优化演练

1．在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列注意事项中错误的是()A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B．应选用内阻较小的电压表和电流表C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D．根据实验记录的数据作U－I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧解析：选 B.为减小测量误差，A正确；为减小偶然误差，D正确；为安全的需要，C 正确；电压表内阻应选阻值大的，对电流表内阻没有特别要求，B错误．2．(2011·江苏启东中学月考)利用伏安法测量电源的电动势和内阻时，测得两节干电池的U－I曲线分别如图7－5－14中Ⅰ和Ⅱ所示，由此可知，这两节干电池的电动势和内阻相比较()图7－5－14A．E1>E2，r1>r2B．E1>E2，r1<r2C．E1<E2，r1>r2D．E1<E2，r1<r2解析：选A.在U－I图线中：I＝0时，U＝E，斜率等于电源内阻r，则由图有E1>E2，r1>r2.3．用如图7－5－15甲所示电路测电池的电动势和内阻时，由于电压表的分流作用造成系统误差，图乙所示的U－I图象中有两条直线AB和A′B，其中一条是根据实测数据画出的图线，另一条是修正电压表分流所引起的误差后得到的图线，由图可知下列说法错误的是()图7－5－15A．AB是根据实测数据画出的图线B．A′B是根据实测数据画出的图线C．路端电压U越大，通过电压表的电流越大D．由于电压表的分流作用，使电池电动势和内阻的测量值小于真实值解析：选B.由图示电路可知，测量电压是真实的，测量电流比真实电流小，故在同一U －I图线中，对应于同一U值，测量电流值比真实电流小，故图中AB是根据实测数据画出的图线，所以选项A、D正确，B错误．由图可看出U越大，AB、A′B对应的电流偏差越大，选项C正确．4．用如图7－5－16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，电路中用一定值电阻R0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：图7－5－16(a)电流表(量程0.6 A、3 A)；(b)电压表(量程3 V、15 V)；(c)定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)；(d)定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W)；(e)滑动变阻器(阻值0～10 Ω、额定电流2 A)(f)滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．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；R0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：(1)一节干电池的电动势为1.5 V，所以电压表量程选择3 V即可，一节干电池的允许电流在0.6 A以下，因此电流表量程选择0.6 A即可．R0起保护作用使电路中的电流在0.6 A以下，若选用定值电阻10 Ω，估算最大电流为：I max＝ER0＋r＜ER0＝310A＝0.3 A.则电流表指针指在半刻度以下，测量误差太大，因此定值电阻应选用1 Ω的．若选用滑动变阻器0～100 Ω的，则使用范围太小，不方便操作，因此选用滑动变阻器0～10 Ω即可．(2)电流表应测量通过电源的电流，但由于电压表的分流作用，电流表实验测量的电流值比通过电源的电流小，所以引起该实验误差的主要原因是电压表的分流．答案：(1)30.610～10(2)电压表的分流5．(2012·莆田质检)用如图7－5－17所示的电路测定电源的电动势和内电阻，提供的器材有：图7－5－17A．干电池两节，每节电池的电动势约为1.5 V，内阻未知；B．直流电压表V1、V2，内阻很大；C．直流电流表A，内阻可忽略不计；D．定值电阻R0，阻值不小于5 Ω，但具体值未知；E．滑动变阻器；F．导线和开关等．(1)某同学用该电路进行实验时，由于某根导线断路，只记录了电流表和一个电压表的根据表格中的数据作出U －I 图象，如图7－5－18所示．由图象可得，该同学测得的两节干电池总的电动势为______V ，总内阻为______Ω，通过上述数据可以判断能够正确读数的电压表应为______(填“V 1”或“V 2”)图7－5－18(2)在找出断路的导线并调换好了的导线后，连接该电路继续实验时，如果电流表发生短路故障，只能读出表V 1的示数U 1，表V 2的示数U 2.此时若希望由测得的数据作出图象，由图象的纵坐标截距直接得到电源的电动势，应选用________作为纵坐标，________作为横坐标作图．解析：(1)由表中数据可知电压最大值为2.62，接近电源电动势，所以能正确读数的电压表是V 1，所以由图象可知纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流，则两节干电池的电动势为 2.90±0.02(由于存在作图、读数等误差)，由短路电流I ＝E r得，总内阻为3.50±0.03(误差允许范围内)；(2)由电路图可知R 0两端的电压为U ＝U 1－U 2，可得R 0支路电流为I ＝U 1－U 2R 0，所以以U 1或U 2为纵坐标，以U 1－U 2为横坐标． 答案：(1)2.90±0.02 3.50±0.03 V 1(2)U 1或U 2 U 1－U 26．(2012·厦门质检)甲同学采用如图7－5－19所示的电路测定电源的电动势和内电阻．提供的器材：电压表(0～3 V)、电流表(0～0.6 A)及滑动变阻器R 、电键S 、导线．图7－5－19(1)连好电路后，当该同学闭合电键S ，发现电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好，且电路未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接bc 和de 时，示数均为0，把两表笔接cd 时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是________________________________________________________________________．(2)排除故障后，该同学顺利完成实验数据的测量，如下表所示．并根据数据在空白的坐标纸上，作出图乙所示的U －I 图线，该图存在多处不妥之处，请指出．(能指出两处不妥________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(3)为了在实验中保护电流表和调节电阻时电压表、电流表的示数变化均明显，乙同学对甲同学的实验进行改进，设计了如图7－5－20所示的电路，电路中电阻R 0应该选取下列备选电阻的哪一个？(用字母表示)__________．图7－5－20 A. 1 Ω B ．5 ΩC. 10 ΩD. 20 Ω(4)若乙同学用图的实验电路进行实验，只测得两组数据为I 1、U 1，I 2、U 2.则该电源内电阻r ＝________________(请用物理量的字母表示)．解析：(1)当电压表跨接在断路部分的两端时，电压表示数为电源电动势大小，所以滑动变阻器R 断路．(2)①从图象看出，纵坐标轴表示的电压变化范围较小，则U 轴坐标起点选取不当； ②U 、I 轴没有标记用何单位；③没有把不在直线上的点均匀分布直线两侧．(3)由伏安特性曲线可知电源本身内阻大约0.5 Ω，要让电压表、电流表示数变化明显，则要提高电源的“内阻”，串联R 0，等效为电源内阻，两电表满偏，r ＝E I≈5 Ω，所以选 B ； (4)由电压和电流值，列闭合电路欧姆定律方程：E ＝U 1＋I 1(r ＋R 0), E ＝U 2＋I 2(r ＋R 0)，解得：r ＝U 1－U 2I 2－I 1－R 0. 答案：见解析7．(2012·广东联考)要测定某电源的电动势和内电阻，提供的器材有：A ．待测电源E (E 约为2 V ，r 约为1 Ω)B ．电流表A 1(量程为0.6 A ，R A 1＝3 Ω)C ．电流表A 2(量程为0.3 A ，R A 2＝5 Ω)D ．电阻箱R (0～99 Ω)E ．开关S 1、S 2F ．导线若干(1)有一组同学按电路图7－5－21连接电路进行如下实验：图7－5－21①闭合开关S 1，多次调节电阻箱的阻值，并记录下每次的电阻值R 及对应的电流表A 1的示数I ；②电流的倒数1和电阻箱的阻值R 如下表所示.③请按表格中的数据在方格纸中作出1I－R 图象；图7－5－22 ④由1I－R 图象求出：电源的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω. (2)另一组同学用两个电流表和两个开关测定电源的电动势和内电阻．①请从提供的实验器材中选择合适的两个电流表分别填入实验电路图7－5－23中的圆框中；图7－5－23②闭合开关S 1，断开S 2，读出电流表________的示数为I 1；③再闭合开关S 2，读出该支路电流表的示数为I 2及原先支路电流表的示数为I ′1； ④由此可得到电源电动势的表达式E ＝________.解析：(1)由U ＝E －Ir 及U ＝IR ，解得：1I ＝r E ＋1E ·R ，即1I －R 图线中的纵截距a ＝r E，斜率k ＝1E，由图中的纵截距及斜率可分别解得E ＝2 V ，r ＝4 Ω. (2)若闭合S 1时接入电路中的电流表为A 2，则此时电路中的电流约为：I ＝E r ＋R A 2＝26A ＝0.33 A ，大于电流表A 2的量程0.3 A ，两个电流表中下面的应为A 1上面的为A 2；当S 1闭合、S 2断开时，由闭合电路欧姆定律有：I 1＝E R A 1＋r，S 1、S 2都闭合时，由闭合电路欧姆定律有：E ＝I ′1R A 1＋(I ′1＋I 2)r ，以上两式联立可得：E ＝I 1I 2R A 1I ′1＋I 2－I 1. 答案：(1)③如图甲所示 ④2 4甲 乙(2)①如图乙所示 ②A 1 ④I 1I 2R A 1I ′1＋I 2－I 1。