2014高考物理电学实验111

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22.[2014·山东卷] 实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2,查得铜的电阻率为1.7×108

Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度.

可供使用的器材有:

图甲 图乙

电流表:量程0.6 A,内阻约0.2 Ω; 电压表:量程3 V,内阻约9 kΩ; 滑动变阻器R1:最大阻值5 Ω; 滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω; 定值电阻:R0=3 Ω;

电源:电动势6 V,内阻可不计; 开关、导线若干. 回答下列问题:

(1)实验中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至________端(选填“a”或“b”).

(2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接.

(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A时,电压表示数如图乙所示,读数为________V.

(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字). 22.[答案] (1)R2 a (2)如右图所示.

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(3)2.30(2.29、2.31均正确). (4)94(93、95均正确).

l

[解析] (1)根据电阻定律估算得铜导线的电阻大约为Rx=ρ=1.7 Ω,而R0+Rx=4.7 Ω,

S根据电路图,电压表的量程是3 V,电源的电动势为6 V,所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为4.7 Ω.为了多测几组数据,以保证实验结果的准确性,滑动变阻器应选R2.

(2)略.

1

(3)电压表最小刻度表示0.1 V,应该按照估读进行读数,所以读数为2.30 V.

10UUlS

-R0?=94 m. (4)因为Rx=-R0=ρ,所以l=??I?ρIS

34.[2014·广东卷] (1)某同学设计的可调电源电路如图22(a)所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合开关S.

①用电压表测量A、B两端的电压:将电压表调零,选择0~3 V挡,示数如图22(b)所示,电压值为________V.

②在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片P应先置于________端. ③要使输出电压U变大,滑片P应向________端滑动.

④若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在________的风险(选填“断路”或“短路”).

(a) (b)

34.(1)①1.30 ②A ③B ④短路 [解析] ①据十分之一估读法,应该为1.30 V; ②接通电路前,应该使滑片置于A端,用电器上的电压为0,这样才能起到保护外电路的作用;

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③要增大外电路电压,需要使滑片滑向B端;

④若电源电路输出端短路,电源电路中没有接入保护电阻,则当滑片滑至B端时,电路就会短路,电源被烧毁.

2.[2014·天津卷] 如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置.闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )

A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值 C.增大两板间的距离 D.断开开关S

6.(2014·湖北八市三月联考)在如图X13-5所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P 向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列判断正确的是( )

A.|ΔU1|<|ΔU2 |,|ΔU2| >|ΔU3 | U1|ΔU1|B.||不变,变小

I|ΔI|U2|ΔU2|C.||变大,变大

I|ΔI|U3?|ΔU3|D.?变大,变大 ?I?|ΔI|

6.A [解析] 当滑动变阻器的滑片P 向下滑动时,电阻R2变大,电路的总电阻变大,E|ΔU3|由闭合电路的欧姆定律可知,干路的电流I=变小,路端电压U3变大,且=r保持一

|ΔI|R总定,U3=U1+U2,而U1=IR1减小,则|ΔU2| >|ΔU3 |,|ΔU1|<|ΔU2 |,选项A正确,选项DU1|ΔU1|U2|ΔU2|

错误;定值电阻R1==,选项B错误;电阻R2=变大,r+R1=不变,选项C

I|ΔI|I|ΔI|错误.

8.(2014·佛山一模)如图X13-7所示的电路,R1、R2是两个定值电阻,R′是滑动变阻器,L为小灯泡,电源的内阻为r.开关S闭合后,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,则( )

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A.电压表的示数变大 B.小灯泡变亮 C.电容器处于充电状态 D.电源的总功率变大

8.AC [解析] 当滑动变阻器的滑片P向上移动时,电阻R′变大,电路的总电阻变大,干路的电流I变小,小灯泡变暗,路端电压U=E-Ir变大,选项 A正确,选项B错误;电容器两端的电压变大,处于充电状态,选项C正确;电源的总功率P=EI随电流I的减小而减小,选项D错误.

9.(2014·石家庄联考)如图X13-8所示,电源的电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,电容器的电容C=40 μF,电阻R1=R2=4 Ω,R3=5 Ω.接通开关S,待电路稳定后,求:

(1)理想电压表V的示数; (2)电容器所带的电荷量.

图X13-8

9.(1)5 V (2)1.6×104 C

[解析] (1)接通开关S,待电路稳定后,电路等效为R1和R3串联,由闭合电路的欧姆定律,有

I=

E

=1 A

R1+R3+r

R3两端的电压为 U3=IR3=5 V

即理想电压表V的示数为5 V.

(2)电容器两端的电压等于R1两端的电压 U1=IR1=4 V

电容器所带的电荷量Q=CU1=1.6×104 C.

11. (2014·洛阳名校联考) 如图X13-10所示的电路,电源的电动势E=28 V,内阻r=2 Ω,电阻R1=12 Ω,R2=R4=4 Ω,R3=8 Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0 pF,虚线到两极板的距离相等,极板长L=0.20 m,两极板的间距d=1.0×102 m.

(1)若开关S处于断开状态,则将其闭合后,流过R4的电荷量为多少?

(2)若开关S断开时,有一个带电微粒沿虚线方向以v0=2.0 m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相

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同的初速度沿虚线方向射入两极板间,能否从极板间射出?(要求写出计算和分析过程,g取10 m/s2)

图X13-10

11.(1)6.0×102 C (2)不能

[解析] (1)S断开时,电阻R3两端电压 ER3

U3==16 V

R2+R3+r

R1(R2+R3)

S闭合后,外电路的总电阻R==6 Ω

R2+R3+R1路端电压U=

RE

=21 V R+r

R3U=14 V R2+R3

-12

电阻R3两端的电压U′3=

流过R4的电荷量ΔQ=CU3-CU′3=6.0×10 C.

qU3(2)设带电微粒的质量为m,带电荷量为q,当开关S断开时有=mg

d当开关S闭合后,设带电微粒的加速度为a,则 qU′3mg-=ma

d

L

假设带电微粒能从极板间射出,则水平方向t=

v01

竖直方向y=at2

2

d-

由以上各式得y=6.25×103 m>

2故带电微粒不能从极板间射出.

实验:描绘小电珠的伏安特性曲线

22.[2014·浙江卷] 小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值. (1)图1是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图1中画出.

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第22题图1

(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图2所示.在图中,由电流表外接法得到的数据点是用________(选填“○”或“×”)表示的.

第22题图2

(3)请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.

22.[答案] (1)如图所示

第22题图1

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第22题图2

(2)“×”

(3)作图见第22题图2用“×”连线R=(1.1~1.3) Ω;用“○”连线R=(1.5~1.7) Ω [解析] (1)由图2中的电压、电流数据从零开始可知滑动变阻器采用分压式,电压表选择量程3 V,电流表采用外接法.

(2)外接法由于电压表分流,测得的电阻比内接法测得的要小,故电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的.

(3)用“×”数据点连直线,斜率为铅笔芯的电阻,考虑误差因素,R=(1.1~1.3)Ω,用“○”数据点连直线,同理得R=(1.5~1.7)Ω.

22.(6分)[2014·新课标Ⅱ卷]

在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,

U

结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图(a)和图

I(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则______(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.

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22. [答案] Rx1 大于 小于 [解析]

RV2000 ΩRx200 ΩRVRx==10,==20,故<=10,应该采用电流表内接法,即Rx200 ΩRA10 ΩRxRA

图(a)接法.由“大内偏大,小外偏小”的结论可知电流表内接时测量值Rx1大于真实值,外接时,测量值Rx2小于真实值.

1.(2014·深圳一模) 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学连接了如图X15-1甲所示的实物电路图.闭合开关,发现灯泡不亮,电流表的示数为零.

甲 乙

图X15-1

(1)他借助多用电表检查小灯泡.先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“×1 Ω”挡,再进行__________调零;又将红、黑表笔分别接触①②接线柱,多用电表的表盘如图乙所示,说明小灯泡正常,此时灯丝的电阻为__________ Ω.

(2)他将多用电表的选择开关旋于某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触②③接线柱,闭合开关,发现电压表的示数约等于电源的电动势,说明②③接线柱间的导线出现了______(选填“断路”或“短路”).

(3)故障排除后,为了使电流表的示数从零开始,要在__________接线柱间(选填“①④”或“③④”)再连接一根导线,并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________端(选填“左”和“右”).

1.(1)欧姆 6.0 Ω (2)断路 (3)③④ 左

[解析] (1)多用电表测电阻时应先进行欧姆调零;多用电表的表盘的读数为6.0 Ω. (2)电压表的示数约等于电源电动势,说明电压表直接接在开路的电源上,②③接线柱间的导线出现了断路.

(3)为了使电流表的示数从零开始,滑动变阻器要采用分压式,要在“③④”接线柱间再连接一根导线;初始时刻输出的电压最小,滑片应置于最左端.

实验:测定金属的电阻率

2.(2014·广州四校联考)现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ ,其阻值Rx≈0.5 Ω,允许

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通过的最大电流为0.5 A.现有如下器材可供选择:

电流表A(量程0.6 A,内阻约为0.6 Ω) 待测的电阻丝Rx(阻值约为0.5 Ω) 滑动变阻器R1(5 Ω,2 A) 直流电源E(E=6 V,内阻不计) 电压表V(量程3 V,内阻约为3 kΩ) 标准电阻R0 (阻值5 Ω) 滑动变阻器R2(200 Ω,1.5 A) 开关S、导线若干 (1) 图X14-2为四位同学分别设计的“测量部分”的电路,你认为合理的是_______;

图X14-2

(2) 实验中滑动变阻器应该选择________(选填“R1”或“R2”),并采用________接法; (3) 根据你在(1)(2)中的选择,在图X14-3甲上完成实验电路的连接;

(4) 实验中,如果两电表的读数分别为U和I,测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D,则待测电阻丝的电阻率ρ 的计算式为ρ=____________________;

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图X14-3

(5) 用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图X14-3乙所示,则该电阻丝的直径D=__________.

2.(1)C (2)R1 分压 πD2?U

-R0? (3)如图所示 (4)?4L?I

(5)1.205(±0.002) mm

1

[解析] (1)电阻Rx两端的最大电压U=IRx=0.25 V,约为电压表量程的,需要在待测

10电阻Rx两端串联分压电阻,即串联标准电阻R0,此时R0+Rx

(2)滑动变阻器若选用R2限流接法,调控范围小,操作不便,应选择R1,并采用分压接法;

(3)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法,实物连线如图所示;

UρLρLπD2?U

-R0?; (4)待测电阻Rx=-R0,由电阻定律有Rx==2,联立解得ρ=?ISπD4L?I

4(5)螺旋测微器的读数为1 mm+0.01×20.5 mm=1.205 mm.

5. (2014·泉州一模)某同学要测量由某种新材料制成的粗细均匀的圆柱形导体的电阻率ρ.步骤如下:

(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图X14-6甲所示,由图可知其长度为__________cm;

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图X14-6

(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径为________mm;

(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱形导体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则该电阻的阻值约为________Ω.

(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下: 待测圆柱形导体(电阻为R)

电流表A1(量程4 mA,内阻约为50 Ω) 电流表A2(量程10 mA,内阻约为30 Ω) 电压表V1(量程3 V,内阻约为10 kΩ)

电压表V2(量程15 V,内阻约为25 kΩ) 直流电源E(电动势4 V,内阻不计)

滑动变阻器R1(阻值范围0~15 Ω,额定电流2.0 A) 滑动变阻器R2(阻值范围0~2 kΩ,额定电流0.5 A) 开关S,导线若干.

为减小实验误差,要求测得多组数据进行分析,请在虚线框中画出合理的测量电路图,并标明所用器材的代号.

5.(1) 5.015 (2) 4.700 (3) 220 (4)如图所示

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[解析] (1)游标卡尺的读数为50 mm+0.05×3 mm=50.15 mm=5.015 cm. (2)螺旋测微器的读数为4.5 mm+0.01×20.0 mm=4.700 mm. (3)多用电表的读数为22×10 Ω=220 Ω.

U3(4)因电源的电动势为4 V,故电压表应选V1;通过电流表的最大电流约为I== R220A≈0.013 A,则电流表选A2;因R

实验:测定电源的电动势和内阻

23.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 利用如图(a)所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:

待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9 Ω),电阻R0(阻值为3.0 Ω),电阻R1(阻值为3.0 Ω),电流表A(量程为200 mA,内阻为RA=6.0 Ω),开关S.

图(a)

实验步骤如下:

①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;

②多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻值箱相应的阻值R; 11

③以为纵坐标,R为横坐标,作 -R图线(用直线拟合);

II④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b. 回答下列问题:

1

(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则与R的关系式为________.

I

(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R=3.0 Ω时电流表的示数如图(b)所示,

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读出数据,完成下表.答:①________,②________.

R/Ω I/A I1/A1 --1.0 0.143 6.99 2.0 0.125 8.00 3.0 ① ② 4.0 0.100 10.0 5.0 0.091 11.0 6.0 0.084 11.9 7.0 0.077 13.0

图(b)

图(c)

(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k=________A

-1

Ω1,截距b=________A1.

(4)根据图线求得电源电动势E=________V,内阻r=________Ω. RA+R11RA+R11

23.(1)=R+?RA+(r+R0)?

IER1E?R1?

(2)0.110 9.09 (3)1.0(或在0.96~1.04)之间,6.0(或在5.9~6.1之间) (4)3.0(或在2.7~3.3之间),1.0(或在0.6~1.4之间)

[解析] 本题考查了测量电源电动势和内电阻的实验.(1)根据闭合电路欧姆定律有

IRA?

E=??R+I?(R+R0+r)+IRA.

1

代入数据,化简得

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1(RA+R1)1RA+R1=R+?(R0+r)+RA?. IER1E?R1?

(2)电流表每小格表示4 mA,因此电流表读数是0.110 A,倒数是9.09 A1.

(3)根据坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=1.0 A1·Ω1,截距b=6.0 A1.

RA+R1RA+R11bE

(4)斜率k=,因此E=3.0 V,截距b=?RA+(r+R0)?,因此r=-5

ER1E?3R1?=1.0 Ω.

19.(2)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻.

①已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100 μA,内阻rg=2.0 kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200 mA,应并联一只阻值为________Ω(保留一位小数)的定值电阻R1;

②根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;

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③某次实验的数据如下表所示:

测量次数 电压表V读数 5.26 U/V 改装表A读数 20 I/mA 该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=________Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是______________________.

④该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大.若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是________.(填选项前的字母)

A.电压表内阻的影响 B.滑动变阻器的最大阻值偏小 C.R1的实际阻值比计算值偏小 D.R0的实际阻值比标称值偏大 19.[答案] (1)60.10 4.20 (2)①1.0 ②如图所示

40 60 80 100 120 140 160 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 1 2 3 4 5 6 7 8 ③1.66 充分利用已测得的数据 ④CD

[解析] 金属杆的长度通过毫米刻度尺读出来,毫米刻度尺读数时要读到最小刻度的下一位,即要有估读数位,如图甲所示,读数为60.10 cm,其中最后一个“0”为估读数;金属杆的直径通过游标卡尺读出来,游标卡尺的读数是主尺读数加上游标尺的读数,注意没有估

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读,如图乙所示,读数为:4 mm+10×0.02 mm=4.20 mm.

100×106×2.0×103Igrg[解析] ①由串、并联电路的特点可得:R1==-- Ω=1.0 Ω;

IA-Ig200×103-100×106-

②从电源正极出发,沿电流的流向依次连线,注意电流要由两电表的正接线柱流入,由负接线柱流出;

ΔUU1-U5U2-U6

③E-U=I(r内+R0),则-ΔU=ΔI(r内+R0),所以(r内+R0)=-===

ΔII5-I1I6-I2

U3-U7U4-U8(U1+U2+U3+U4)-(U5+U6+U7+U8)

===5.66 Ω,所以r内=5.66 ΩI7-I3I8-I4(I5+I6+I7+I8)-(I1+I2+I3+I4)-R0=1.66 Ω,逐差法处理实验数据的优点是可以充分利用已测得的数据,减小实验误差;

④电压表的读数等于路端电压,所以电压表内阻对测量结果没有影响,选项A错误;滑动变阻器用来改变路端电压,对测量结果没有影响,选项B错误;若R1的实际阻值偏小,则电流表的实际量程偏大,电流表的读数比实际值偏小,电池组的内阻测量值偏大,选项C正确;R0的实际阻值偏大时,电池组的实际内阻比测量值偏小,选项D正确.

23.[2014·全国卷] 现要测量某电源的电动势和内阻.可利用的器材有:电流表A,内阻为1.00 Ω; 电压表V;阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5;开关S;一端连有鳄鱼夹P的导线1,其他导线若干.某同学设计的测量电路如图(a)所示.

(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端.

图(a)

图(b)

(2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I. 数据如下表所示.根据表中数据,在图(c)中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出U-I图线.

I(mA) 193 153 111 69 30 第16页 共19页

U(V) 2.51 2.59 2.68 2.76 2.84 图(c)

(3)根据U-I图线求出电源的电动势E=________V,内阻r=________Ω.(保留2位有效数字)

23.(1)连接如图所示.

(2)U-I图线略.

(3)2.90(在2.89~2.91之间均给分) 1.03(在0.93~1.13之间均给分) [解析] 本题考查电源电动势和内电阻的测量.

(1)实物连线要注意连接主干电路,最后再连接电压表.(2)根据坐标纸上描出的各点,连接成一条直线,尽量使得各点对称分布在直线两旁.

(3)图像直线纵轴截距表示电源电动势,斜率绝对值表示电源内电阻.

21.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差. (1)应该选择的实验电路是图1中的________(选填“甲”或“乙”).

甲 乙

图1

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(2)现有电流表(0~0.6 A) 、开关和导线若干,以及以下器材: A. 电压表(0~15 V) B. 电压表(0~3 V) C. 滑动变阻器(0~50 Ω) D. 滑动变阻器(0~500 Ω)

实验中电压表应选用________;滑动变阻器应选用________.(选填相应器材前的字母) (3) 某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线.

序号 电压 1.45 U(V) 电流I 0.060 (A) 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 1 2 3 4 5 6 图2

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=________V,内电阻r=________Ω. (5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.图3的各示意图中正确反映P-U关系的是________.

A B C D

图3

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21.(1) 甲 (2)B C (3)略

(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85) (5)C

[解析] 第(1)问考查电流表的内外接法;第(2)问考查仪器的选择;第(3)问考查作图,数据处理;第(4)问考查图像;第(5)问考查输出功率.

(1)根据U=E-Ir测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I ,电压表和电流表内阻影响会造成实验误差.电源内阻较小,所以电流表分压影响较大,因此应选择甲电路.

(3)略.

(4)根据U-I图像,电源的电动势等于纵轴的截距,内阻为斜率的绝对值. (5)电源输出功率P=UI=U?

E-U?1E

=-U2+U,P-U 图像为开口向下的二次函数,

rr?r?应选 C.

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