高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题 题目答案及解析

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选修3-1

第二章 恒定电流

2.7 闭合电路的欧姆定律

闭合电路的欧姆定律基本问题

某练习小组要做“测量电源的电动势和内阻”实验,设计了图$1$所示电路,实验室提供的器材有:

干电池一节(电动势约$\rm 1.5\ V$,内阻约$1\ \Omega$);

电压表$\rm V$(量程$0\sim3\ \text{V}$,内阻约$\rm 3\ k\Omega$);

电流表$\rm A$(量程$0\sim0.6\ \text{A}$,内阻约$1\ \Omega$);

滑动变阻器${{R}_{1}}$(最大阻值$20\ \Omega$);

滑动变阻器${{R}_{2}}$(最大阻值$200\ \Omega$);

定值电阻${{R}_{0}}$(阻值$0.5\ \Omega$);

开关一个,导线若干。

请根据图1所示电路图完成图2所示实物图的连接。

[]
[["

"]]

根据电路图连接实物图时,电压表负接线柱应与电池负极或滑动变阻器左下接线柱相连,电压表正接线柱应与电流表正接线柱或定值电阻左接线柱相连。

实验中,滑动变阻器应选择                  (选填“${{R}_{1}}$”或“${{R}_{2}}$”)。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至                  (选填“最左端”或“最右端”)。

[]
[["${{R}_{1}}$","最右端"]]

若选用滑动变阻器${{R}_{1}}$,且阻值全部接入电路,则电流表示数约为$\rm \dfrac{1.5\ V}{22.5\ \Omega}=0.07\ A$,结合电流表量程可知,${{R}_{1}}$能够满足实验需要。${{R}_{2}}$阻值过大,为了操作方便,滑动变阻器应选择${{R}_{1}}$。为了保护电路,防止电流过大,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最右端。

正确操作,调节滑动变阻器滑片,记录多组电压表和电流表的示数,并根据实验数据作出$U-I$图像,如图$3$所示。根据图线求得电动势$E=$                   $\rm V$,内阻$r=$                  $\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }$。(结果均保留$2$位小数)

[]
[["$1.47/1.48/1.49$","$0.30(0.27~0.35)$"]]

根据闭合电路欧姆定律和电路图可知$E=U+I\left( r+{{R}_{0}} \right)$,整理得$U=E-\left( r+{{R}_{0}} \right)I$$U-I$图像的纵截距表示电源电动势,图线斜率绝对值表示${{R}_{0}}$和电源内阻之和,结合$U-I$图像可得$E=1.48\text{V}$$r+{{R}_{0}}=\dfrac{1.48\text{V}-1.00\text{V}}{0.60\text{A}}=0.80\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }$$r=0.80\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }-{{R}_{0}}=0.30\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }$

如果用实线表示由实验数据描点得到的$U-I$图线,用虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像,则下列图像可能正确的是                  。

["

","

","

","

"]
[["A"]]

由于电压表有分流,干路电流真实值$I_{真}=I_{测}+\dfrac{U}{R_{\text{V}}}$,则$I_{真}-I_{测}=\dfrac{U}{R_{\text{v}}}$,随$U$的减小而减小,当$U=0$$I_{真}=I_{测}$,即根据测量值所得的$U-I$图线与根据真实值所得的$U-I$图线在横轴交于同一点,又${{E}_{}}=U+{{I}_{}}\left( {{R}_{0}}+r \right)$,则$E_{真}\gt E_{测}$

如图所示,$\rm A$正确。

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