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

某实验小组欲测量新、旧电池的电动势$E$和内阻$r$,实验室提供了以下器材:

待测新电池一节(电动势约为$1.5\;\rm V$,内阻约为$0.5\;\rm \Omega$

待测旧电池一节(电动势约为$1.2\;\rm V$,内阻约为$2\;\rm \Omega$

电压表$\rm V$(量程$0\sim3\;\rm V$,内阻约为$3\;\rm k\Omega$

电流表$\rm A$(具有一定内阻,量程$0\sim0.6\;\rm A$

滑动变阻器$R_{1}$$0 ∼ 10\;\rm \Omega,$额定电流$2\;\rm A$

滑动变阻器$R_{2}$$0 ∼ 200\;\rm \Omega,$额定电流$0.5\;\rm A$

定值电阻$R_{3}$(阻值$20.0\;\rm \Omega$,额定功率$10\;\rm W$

定值电阻$R_{4}$(阻值$2.0\;\rm \Omega$,额定功率$5\;\rm W$

开关$\rm S$,导线若干

如图($a$)为实验电路原理图

请用笔画线代替导线在图($b$)中完成实物连接图;

[["

见解析

"]]

根据图示电路图连接实物电路图

为了更准确地测量新电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选用                 (填“$R_{1}$”或“$R_{2}$”),保护电阻应选用                 (填“$R_{3}$”或“$R_{4}$”);

[["$R_{1}$","$R_{4}$"]]

为方便实验操作,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选择$R_{1}$,电池电动势约为$1.5\;\rm V$,保护电阻不能太大,保护电阻应选择$R_{4}$

实验小组根据测量新电池得到的数据,在坐标纸上画出了$U-I$图像($U$为电压表读数,$I$为电流表读数),如图所示。由图像可得新电池的电动势$E=$                 $\;\rm V$,内阻$r=$                 $\;\rm \Omega$(结果均保留两位小数);

[["$1.45$","$0.50$"]]

根据闭合电路欧姆定律有$U=E − I(r+R_{0})$

结合图乙可知电动势$E ≈ 1.45\;\rm V$

图像斜率的绝对值$|k|=\dfrac{1.45-0.7}{0.30}\;\rm \Omega=r+R_{0}$

代入题中数据,解得$r=0.50\;\rm \Omega$

若考虑电流表和电压表内阻对实验结果的影响,对于旧电池,同样采用上述实验方法,由于电压表分流导致的测量误差会比新电池的                 (填“大”或“小”)。

[["小"]]

旧电池电动势小于新电池电动,旧电池内阻大于新电池内阻,旧电池相对于新电池,电压表的分流相对较小,造成的实 验误差较小。

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