2021高考物理大一轮复习题组层级快练：第八单元 恒定电流 作业37 Word版含答案

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1．(2016·北京)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合．为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )
A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B．一个伏特表和多个定值电阻
C．一个安培表和一个电阻箱
D．两个安培表和一个滑动变阻器
答案 D
解析 选项A中可以通过安培表和伏特表的读数得到外电压和干路电流，如图所示，所以选项A可取．
选项B中可以通过伏特表的读数和若干定值电阻的实际阻值大小计算出干路的电流大小，实验电路图如图所示，所以选项B可取．
选项C中可以通过安培表的读数和电阻箱的取值得到外电压的大小，实验电路图如图所示，所以选项C可取．
选项D中无法得到外电压，所以选项D不可取．
2．某实验小组利用如图甲所示电路测定两节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：
①待测电池每节电动势约为1.5 V
②电流表，量程3 mA
③电流表，量程0.6 A
④电压表，量程1.5 V
⑤电压表，量程3 V
⑥滑动变阻器，0－20 Ω
⑦开关一个，导线若干
(1)请选择实验中需要的器材________(填标号)．
(2)按电路图将实物(如图乙所示)连接起来．
(3)小组由实验数据作出的U－I图像如图丙所示，由图像可求得电源电动势为________V，内电阻为________Ω.
答案 (1)①③⑤⑥⑦ (2)如图 (3)2.85 2.9
解析 (1)根据本实验的原理以及特点，所选器材是①③⑤⑥⑦；
(2)根据电路图连接实物图时，一定要看清电路的结构，滑动变阻器的接线柱所在的位置，注意导线不能交叉；
(3)电源的电动势是纵轴截距2.85 V，内电阻r＝|eq \f(ΔU,ΔI)|＝2.9 Ω.
3．现想要测量某电源的电动势E和内电阻r(E约为4.5 V，r约为1.5 Ω)，而手头只有以下器材：
A．电源(电动势E约为4.5 V，内电阻r约为1.5 Ω)
B．量程0－3 V内阻很大的电压表(可看成理想电压表)
C．量程0－0.5 A内阻约为1 Ω电流表(不能看成理想电流表)
D．滑动变阻器R(阻值调节范围0－20 Ω)
E．定值电阻R0(阻值为4 Ω)
F．开关S、导线若干
(1)某同学根据上面给出的实验器材，设计出实验电路图如图所示进行实验，电路接法正确，线路、器材完好，却没有办法测出该电源电动势和内电阻，请你通过估算帮他分析不能成功的原因．
(2)另一同学在上面实验电路图的基础上稍加改进，便可以方便地测量出电源电动势和内电阻的值，请你在虚线框中画出能测出电源电动势和内电阻的实验电路图．
(3)如果利用正确的实验电路图，通过改变滑动变阻器的阻值，得到两组电压和电流的读数分别为U1、I1和U2、I2，试根据这两组电压和电流的读数表示出被测电源的电动势的表达式E＝________，内电阻的表达式r＝________．(分别用题中所给的字母表示)．
解析 (1)电压表的读数要小于3 V，则内电压大于1.5 V，电流约为1 A，超过电流表量程．
(2)需要串联一个分压电阻，实验电路原理图如图．
(3) 由闭合电路的欧姆定律，有
E＝U1＋I1(r＋R0)
E＝U2＋I2(r＋R0)，联立解得
E＝eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq \f(U2－U1,I1－I2)－R0
4．某同学要测定一电源的电动势E和内电阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关和导线若干．该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据．
(1)该同学设计实验的原理表达式是E＝________(用r、I、R表示)．
(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到________(填“最大值”“最小值”或“任意值”)，实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω.
(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的eq \f(1,I)－R图像，则由图像可求得，该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果均保留两位有效数字)
答案 (1)I(R＋r) (2)最大值 21 (3)6.3(6.1～6.4) 2.5(2.4～2.6)
解析 (1)根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是E＝I(R＋r)．
(2)根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值．根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2×10 Ω＋1×1 Ω＝21 Ω.
(3)由E＝I(R＋r)可得eq \f(1,I)＝eq \f(1,E)R＋eq \f(1,E)r.eq \f(1,I)－R图像斜率等于eq \f(1,E)，E＝6.3 V，图像在纵轴截距等于eq \f(1,E)r，r＝2.5 Ω.
5．为了测定电源电动势E、内电阻r的大小并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图甲所示的电路．闭合开关，调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R，电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2.根据记录数据计算出流过电阻箱的电流I，分别描绘了a、b两条U－I图线，如图乙所示．请回答下列问题：
(1)写出流过电阻箱的电流I的表达式：________；
(2)小灯泡两端电压随电流变化的图像是________(选填“a”或“b”)；
(3)根据图乙可以求得电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω，该电路中小灯泡消耗的最大功率为________W.
答案 (1)I＝eq \f(U2－U1,R) (2)b (3)3.0 2.0 1.0
解析 (1)首先要明白电路的组成：电源、开关、电阻箱、灯泡串联成闭合回路，电压表V1测灯泡两端电压，电压表V2测路端电压．电阻箱两端电压为U＝U2－U1，电阻箱阻值为R，所以流过电阻箱的电流I＝eq \f(U2－U1,R)；
(2)小灯泡两端电压随电流的增大而增大，所以选图线b；图线a为电源路端电压随电路中电流变化的关系图线；
(3)图线a与纵轴的交点为电源的电动势3.0 V，图线a的斜率为电源的内阻r＝2.0 Ω，图线a、b的交点表示U1＝U2，即电阻箱的阻值为0，此时小灯泡消耗的功率最大，P＝UI＝1.0 W.
6．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，实验室备有下列器材选用
A．干电池(电动势E约1.5 V、内电阻r约1.0 Ω)
B．电流表G(满偏电流2.0 mA、内阻Rg＝10 Ω)
C．电流表A(量程0－0.6 A、内阻约0.5 Ω)
D．滑动变阻器R(0－20 Ω，10 A)
E．定值电阻R0(阻值990 Ω)
F．开关和导线若干
(1)一组同学设计的实验电路如图甲所示，并利用以上器材正确连接好电路，进行了实验测量．根据他们的实验设计，完成下列问题：闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端P至某一位置，记录电流表G的示数I1和电流表A的示数I2.多次改变滑动端P的位置，得到多组数据．在图乙所示的坐标纸上建立I1、I2坐标系，并已标出了与测量数据对应的4个坐标点．还有一组数据如图丙中的电表所示，请将此组数据的对应点标在图乙的坐标系中，并依据所标各点在图中描绘出I1－I2图线．
利用所画图线求得电源的电动势E＝________V，电源的内电阻r＝________ Ω.(结果要求保留两位小数)
(2)另一组同学采用滑动变阻器和一个多用电表来测定电池的电动势和内阻．实验原理如图所示．当变阻器为某一阻值时，用多用电表的直流电压挡测出变阻器两端的电压U，再卸去变阻器一个接线柱的导线，把多用电表串联在电路中，用直流电流挡测出通过变阻器的电流I.随后改变变阻器的电阻，重复上述操作，获得多组U、I数据，并计算得出实验结果．这个实验方案在测量原理上的主要缺点是__________．
答案 (1)如图所示 1.48±0.01 0.59±0.02
(2)将路端电压和电流分两次测量(说明：表达出测量的电流、电压不是同一状态即可)
解析 (1)根据所描的点连线，让直线通过尽可能多的点，偏离较大的点舍去；图线与纵轴的截距乘1 000是电动势，是1.48 V；图线斜率的绝对值乘1 000是内阻，内阻约为0.59 Ω.
(2)电流表和电压表也有内阻，将路端电压和电流分两次测量，改变了电路．
7．在“测量电源的电动势和内阻”的实验中，因找不到合适的电流表，某同学设计了如图所示的测量电路，图中器材规格如下：
电源E(电动势约为3 V，内阻未知)
电压表V1(量程0－3 V，内阻约3 kΩ)
电压表V2(量程0－3 V，内阻很大)
滑动变阻器R(0－20 Ω)
定值电阻R0＝2 Ω
(1)请根据电路图在图中完成实物连线．
(2)下表是该同学的实验数据表格，请根据表中数据在图所示坐标纸中作出U1－U2图线．
(3)根据图线可求得电源电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(结果保留3位有效数字)
答案 (1)实物连线如图所示 (2)如图所示
(3)2.98(2.96－3.00) 1.03(1.01－1.05)
解析 (3)由于R0为定值电阻，所以eq \f(U2,R0)即为干路总电流．由画出的U1－U2图可知，E＝2.98 V(2.96 V－3.00 V都对)，当U1＝2.00 V时，U2＝1.9 V，此时I＝eq \f(U2,R0)＝0.95 A.
r＝|eq \f(ΔU1,ΔI)|＝1.03 Ω(1.01 Ω－1.05 Ω都对)．
U1(V)
2.79
2.68
2.57
2.44
2.36
2.27
U2(V)
0.38
0.60
0.82
1.01
1.23
1.40