2019年高考物理雙基突破（二）專題17實驗：測定電源的電動勢和內(nèi)阻精練.docx

專題17 實驗：測定電源的電動勢和內(nèi)阻1某實驗小組利用電壓表和電阻箱測量電源的電動勢和內(nèi)阻（1）請在虛線框中畫出實驗的電路圖。（2）實驗的主要步驟如下：檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零，將開關(guān)S斷開，按照電路圖連線。調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值至_。將開關(guān)S閉合，逐漸調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電壓表指針有足夠的偏轉(zhuǎn)，記下此時電阻箱的阻值R和電壓表的示數(shù)U。改變電阻箱的阻值，測出幾組U及R的數(shù)據(jù)，作出的圖線如圖所示（單位為國際單位制單位）。 （3）由作出的圖線可求得電動勢E_V，內(nèi)阻r_。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）見解析（2）最大值（3）3.3 V（3）由閉合電路歐姆定律EUr，得到，由圖象在縱軸上截距的絕對值得內(nèi)阻r1.0 ，由圖象斜率可得電動勢E3.3 V。 3甲同學(xué)采用如圖所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)電阻。提供的器材：電壓表（03 V）、電流表（00.6 A）及滑動變阻器R、電鍵S、導(dǎo)線。（1）連好電路后，當(dāng)該同學(xué)閉合電鍵S，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0.檢查各接線柱均未接錯，接觸良好，且電路未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓擋檢查電路，把兩表筆分別接ab、bc和de時，示數(shù)均為0，把兩表筆接cd時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是_。（2）排除故障后，該同學(xué)順利完成實驗數(shù)據(jù)的測量，如下表所示。并根據(jù)數(shù)據(jù)在空白的坐標(biāo)紙上作出如圖所示的UI圖線，該圖存在多處不妥之處，請指出。（指出兩處不妥之處）I/A0.100.200.300.400.500.60U/V2.932.872.852.772.752.70_；_。該同學(xué)根據(jù)上表數(shù)據(jù)可測出電源的電動勢E_ V，內(nèi)電阻r_ 。（3）為了在實驗中保護電流表和調(diào)節(jié)電阻時使電壓表、電流表的示數(shù)變化均明顯，乙同學(xué)對甲同學(xué)的實驗進行改進，設(shè)計了如圖所示的電路，電路中電阻R0應(yīng)該選取下列備選電阻中的哪一個？_。A1 B5 C10 D20 【答案】（1）斷路（2）U軸坐標(biāo)起點的選取從0開始顯然不妥；建立坐標(biāo)系時沒有標(biāo)明單位也是不妥 2.98 V，0.50 （3）B（2）由題圖可知，圖線幾乎分布在一個很小的區(qū)域內(nèi)，原因是電壓U的取值范圍在2.703.00 V之間，而U軸坐標(biāo)起點的選取從0開始顯然不妥；此外該同學(xué)建立坐標(biāo)系時沒有標(biāo)明單位也是不妥；還有畫圖線時應(yīng)盡量使更多的點落在直線上，不在直線上的點應(yīng)盡量對稱分布在直線的兩側(cè)，偏離直線太遠的點應(yīng)去掉，該同學(xué)作圖時沒有將不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)也是不妥。根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點表示電源的電動勢，圖線的斜率的絕對值表示內(nèi)阻，則可知E2.98 V，內(nèi)阻r 0.50 。（3）保護電阻R0應(yīng)大約為R0 5 ，所以B選項正確。 4用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組（電動勢約4.5 V，內(nèi)電阻約1 ）的電動勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A電流表：量程0.6 A，內(nèi)電阻約1 B電流表：量程3 A，內(nèi)電阻約0.2 C電壓表：量程3 V，內(nèi)電阻約30 k D電壓表：量程6 V，內(nèi)電阻約60 kE滑動變阻器：01 000 ，額定電流0.5 A F滑動變阻器：020 ，額定電流2 A（1）為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_（均填儀器的字母代號）。（2）圖為正確選擇儀器后，連好的部分電路為了使測量誤差盡可能小，還需在電路中用導(dǎo)線將_和_相連、_和_相連、_和_相連（均填儀器上接線柱的字母代號）。（3）實驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器，重新連接電路，仍能完成實驗。實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應(yīng)電壓表的示數(shù)U。用圖象法處理采集到的數(shù)據(jù)，為在直角坐標(biāo)系中得到的函數(shù)圖象是一條直線，則可以_為縱坐標(biāo)，以_為橫坐標(biāo)?！敬鸢浮浚?）ADF（2）adcgfh（3）（或U或R）（2）本實驗的實驗電路應(yīng)如圖所示。為了連接成如圖所示的實驗電路，還需要用導(dǎo)線將a與d、c與g、f與h相連。（3）實驗時，電流表不再使用，電阻箱代替滑動變阻器，實驗電路圖如圖所示。根據(jù)閉合電路歐姆定律得UrE，整理可得三種情況：a，以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系中圖象為一條直線；bUEr，以U為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系中圖象為一條直線；cR，以為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系中圖象為一條直線。5在測量一節(jié)干電池電動勢E和內(nèi)阻r實驗中，小明設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路。（1）根據(jù)圖甲實驗電路，請在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實物電路的連接。（2）實驗開始前，應(yīng)先將滑動變阻器的滑片P移至_（選填“a”或“b”）端。（3）合上開關(guān)S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應(yīng)的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動變阻器阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應(yīng)的電流表示數(shù)。在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點作出電壓表示數(shù)U和對應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖丙所示，兩直線與縱軸的截距分別為UA、UB，與橫軸的截距分別為IA、IB。S2接1位置時，作出的UI圖線是圖丙中的_（選填“A”或“B”）線；S2接1位置時，測出的電池電動勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是_表（選填“電壓”或“電流”）的示數(shù)偏_（選填“大”或“小”）?！敬鸢浮浚?）見解析圖（2）a（3）B電流偏小（3）當(dāng)S2接1位置時，可把電壓表與電源看做一個等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律EU斷可知，電動勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實值，所以作出的UI圖線應(yīng)是B線；測出的電池電動勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表的分流，結(jié)果使電流表的示數(shù)偏小。6小明利用如圖所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻。（1）圖中電流表的示數(shù)為_A。（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出UI圖線（如圖）。由圖線求得：電動勢E_V；內(nèi)阻r_。U（V）1.451.361.271.161.06I（A）0.120.200.280.360.44（3）實驗時，小明進行了多次測量，花費了較長時間，測量期間一直保持電路閉合。其實，從實驗誤差考慮，這樣的操作不妥，因為_?！敬鸢浮浚?）0.44（2）UI圖象見解析圖1.60（1.581.62都算對）1.22（1.181.26都算對）（3）干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大。（3）干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大。7根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖所示電路可以測定電池的電動勢和內(nèi)電阻。圖中R0是定值電阻，通過改變R的阻值，測出R0兩端的對應(yīng)電壓U12，對所得的實驗數(shù)據(jù)進行處理，就可以實現(xiàn)測量目的，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在R坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點，如圖所示。已知R0150 ，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理。（1）圖中電阻為_的數(shù)據(jù)點應(yīng)剔除；（2）在坐標(biāo)紙上畫出R的關(guān)系圖線；（3）圖線的斜率是_（V11），由此可得電池電動勢Ex_V。 【答案】（1）80.0（2）見解析圖（3）4.441031.50（2）畫出R的關(guān)系圖線如圖所示。（3）斜率k V114.44103 V11。8某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻，從實驗室找到以下器材：一個滿偏電流為100 A、內(nèi)阻為2 500 的表頭，一個開關(guān)，兩個電阻箱（0999.9 ）和若干導(dǎo)線。（1）由于表頭量程偏小，該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50 mA的電流表，則應(yīng)將表頭與電阻箱_（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），并將該電阻箱阻值調(diào)為_。（2）接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進行測量，實驗電路如圖所示，通過改變電阻R測相應(yīng)的電流I，且作相關(guān)計算后一并記錄如下表。123456R/95.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.421.401.361.331.261.20 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，圖中已描繪出四個點，請將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖中，并畫出IRI圖線；根據(jù)圖線可得電池的電動勢E是_V，內(nèi)阻r是_?！敬鸢浮浚?）并聯(lián)5.0（2）見解析圖1.532.0（2）作IRI圖線，如圖所示。根據(jù)實驗電路知，IR表示電源的路端電壓，I表示電路的電流，故IRI圖線的縱軸截距即為電池的電動勢，則E1.53 V，圖線斜率的絕對值減去改裝后的電流表阻值即為電池的內(nèi)阻，則r2.0 。9某同學(xué)用如圖所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)阻r，R為電阻箱。干電池的工作電流不宜超過0.5 A。實驗室提供的器材如下：電壓表（量程03 V，內(nèi)阻約3 k）；電阻箱（阻值范圍0999.9 ）；開關(guān)、導(dǎo)線若干。（1）請根據(jù)圖的電路圖在圖中畫出連線，將器材連接成實驗電路。（2）實驗時，改變電阻箱R值，記錄電壓表的示數(shù)U，得到若干組R、U的數(shù)據(jù)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖線。由圖象得出電池組的電動勢E_V，內(nèi)阻r_。（3）關(guān)于這個實驗中存在的誤差以及減小誤差的各種方法，下列說法正確的是A電壓表的分流作用引起的誤差屬于偶然誤差B該同學(xué)讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差C本實驗用圖象法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差D如果將電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)就可以減小系統(tǒng)誤差【答案】（1）見解析（2）2.86（2.852.87均可）6.07（6.066.08均可）（3）CD（3）電壓表的分流作用引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，選項A錯誤；該同學(xué)讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項B錯誤。10利用如圖所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R（最大阻值為999.9 ），電阻R0（阻值為3.0 ），電阻R1（阻值為3.0 ），電流表（量程為200 mA，內(nèi)阻為RA6.0 ），開關(guān)S。 實驗步驟如下： 將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S；多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱相應(yīng)的阻值R；以為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，作R圖線（用直線擬合）；求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。 回答下列問題：（1）分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則與R的關(guān)系式為_。（2）實驗得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R3.0 時電流表的示數(shù)如圖所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答：_，_。R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077/A16.998.0010.011.011.913.0（3）在圖的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k_ A11，截距b_ A1。（4）根據(jù)圖線求得電源電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ ?！敬鸢浮浚?）R（2）0.1109.09（3）圖見解析1.0（0.961.04）6.0（5.96.1）（4）3.0（2.73.3）1.0（0.61.4）（4）根據(jù)函數(shù)關(guān)系R可得，截距6.0 A1，斜率1.0 A11，由此得E3.0 V，r1.0 .結(jié)合R（1）可知：4.44103所以Ex1.50 V。11用如圖所示電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保護作用除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有： a、電流表，量程0.6 A、3 A；b、電壓表，量程3 V、15 V；c、定值電阻，阻值1 、額定功率5 W；d、定值電阻，阻值10 、額定功率10 W；e、滑動變阻器，阻值范圍010 、額定電流2 A；f、滑動變阻器，阻值范圍0100 、額定電流1 A。那么（1）要正確完成實驗，電壓表的量程應(yīng)選擇_ V，電流表的量程應(yīng)選擇_ A；R0應(yīng)選擇_ 的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_ 的滑動變阻器。（2）引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是_?！敬鸢浮浚?）30.61010（2）電壓表的分流（2）由于電壓表的分流作用，使電流表讀數(shù)總是比干路電流小，造成E測E真，r測r真。 12某研究性學(xué)習(xí)小組采用如圖所示的電路測量某干電池的電動勢E和內(nèi)阻r，R為電阻箱，V為理想電壓表，其量程略大于電池的電動勢。實驗中通過多次改變電阻箱的阻值R，從電壓表上讀出相應(yīng)的示數(shù)U，該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)U與R不成線性關(guān)系，于是求出了相應(yīng)的電阻與電壓的倒數(shù)如下表所示。序號12345671/R（1）0.10.40.51.02.02.55.01/U（V1）0.360.440.430.600.871.001.58回答下列問題：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)和實驗原理，你認為第_（填序號）組數(shù)據(jù)是錯誤的，原因是_。（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，請在圖所給的坐標(biāo)系中繪出關(guān)系圖線。（3）由圖線可知，該干電池的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ 。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）3隨著電阻的減小路端電壓應(yīng)逐漸減?。?）見解析圖（3）2.90.71（3）根據(jù)知，縱軸截距是電動勢的倒數(shù)，斜率是，有0.35，得E2.9 V，r0.71 。13某個實驗小組認為用一只已知內(nèi)阻的電流表和電阻箱，采用如圖甲所示的電路測電源電動勢與內(nèi)阻，比常規(guī)的伏安法更準(zhǔn)確。若電流表內(nèi)阻阻值為RA，則測量的方法與步驟是：（1）將電阻箱阻值R調(diào)到最大，閉合S后觀察電流表示數(shù)，然后再調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表示數(shù)指到某兩個恰當(dāng)?shù)闹?，記下此時電阻箱的阻值R1、R2及對應(yīng)的電流I1、I2；（2）根據(jù)以上的數(shù)據(jù)及閉合電路歐姆定律，建立方程組，即可求出電源的電動勢E與內(nèi)阻r。該方程組的表達式是：_、_。該實驗小組現(xiàn)在手頭只有一個電流表，只知其內(nèi)阻很小，卻不知具體阻值。為了測出該電流表的內(nèi)阻，她們找來了如圖乙所示