2022高考物理微62 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

微專(zhuān)題62實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

i.圖像法處理數(shù)據(jù)是本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn).根據(jù)閉合電路歐姆定律找出圖像的函數(shù)關(guān)系式，從而確定

圖像斜率、截距等的意義2明確實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)測(cè)量量與實(shí)際測(cè)量量的關(guān)系，進(jìn)行誤差分析.

1.(2020.江蘇鹽城市三模)在“測(cè)量蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中：

(1)小明按圖1甲所示的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，調(diào)整滑動(dòng)變阻器測(cè)得5組電流和電壓的數(shù)據(jù)，

如表中所示.

電流//A1.721.350.980.630.34

電壓UN1.881.921.931.971.99

6

丙

圖1

①請(qǐng)?jiān)趫D乙中作出蓄電池路端電壓U隨電流/變化的u—/圖像；

②根據(jù)U-I圖像得到蓄電池電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=Q.(結(jié)果均保留小數(shù)

點(diǎn)后兩位)

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明進(jìn)行了多次測(cè)量，耗費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間，測(cè)量期間一直保持電路閉合.其實(shí)，從

實(shí)驗(yàn)誤差考慮，這樣的操作不妥，因?yàn)?

(3)小明再次實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是移去電流表，同時(shí)用電阻箱替換滑動(dòng)變阻器.重新

連接實(shí)驗(yàn)電路，仍然通過(guò)U-/圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測(cè)得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的值.

①請(qǐng)?jiān)趫D丙虛線框中連接出相應(yīng)的電路；

②簡(jiǎn)要說(shuō)明得到U-I圖像中電流/數(shù)據(jù)的方法

答案⑴①見(jiàn)解析圖②2.030.09(2)干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化,

導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大

(3)①電路連接見(jiàn)解析②/=器

解析(1)①畫(huà)出的U—/圖像如圖；

E=2.03V

\U2.03-1.88

1.72-0

(2)干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大.

(3)①移去電流表，同時(shí)用電阻箱R替換滑動(dòng)變阻器，重新連接電路，電路圖及電路連接如圖

所示:

②根據(jù)①電路圖和歐姆定律得1=*.

K

2.某同學(xué)利用以下器材測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)原理如圖2甲所示.

〃/V

圖2

電壓表V（量程3V,內(nèi)阻約為10kQ）

電流表G（量程3mA,內(nèi)阻/=100C）

滑動(dòng)變阻器R（阻值范圍0?10C,額定電流2A）

定值電阻Ro=O.5C

開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干

（1）該同學(xué)將電流表G與定值電阻R）并聯(lián)，實(shí)際上是進(jìn)行了電表的改裝，則他改裝后的電流

表對(duì)應(yīng)的量程是A（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）.

（2）該同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)得多組數(shù)據(jù)，以電流表G的讀數(shù)/為橫軸，以電壓

表V的讀數(shù)U為縱軸，繪出了如圖乙所示的圖線，根據(jù)圖線可求出干電池的電動(dòng)勢(shì)E=

V,內(nèi)阻r=Q.（結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）

⑶這樣測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻.（均選填“偏大”“偏小”或“不變”）

答案（1）0.6（2）1.48（1.47?1.49均可）0.84（0.76?0.90均可）（3）偏小偏小

解析（1）當(dāng)電流表G的指針達(dá)到滿(mǎn)偏時(shí)，定值電阻Ro中的電流/&=吟=0.6人，改裝后的

電流表對(duì)應(yīng)的量程為/m=/g+//?□=3mA+0.6A=0.603A?0.6A.

（2）電流表改裝后其量程擴(kuò)大了200倍，即電路中的總電流是電流表讀數(shù)的200倍，由閉合電

路歐姆定律有E=U+200Ir,對(duì)照題圖乙，變換為y=E-200r/,圖線在縱軸的截距等于干電

池的電動(dòng)勢(shì)，E=1.48V,圖線的斜率的絕對(duì)值為200廠=Q,解得內(nèi)阻r=0.84Q

Z.Dzx1U'

（3）由于電壓表不是理想電表，則實(shí)際通過(guò)電池的電流大于改裝后電流表的讀數(shù)，可知測(cè)得的

電動(dòng)勢(shì)偏小，內(nèi)阻偏小.

3.（2020?四川眉山市診斷洞學(xué)們利用西紅柿自制了水果電池，現(xiàn)在通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量水果電池的

電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，

（1）甲同學(xué)采用圖3（a）測(cè)量電路測(cè)量水果電池的電動(dòng)勢(shì)，用3V電壓表測(cè)量結(jié)果如圖（b）所示，

讀數(shù)為V,測(cè)量結(jié)果比水果電池電動(dòng)勢(shì)（選填“偏小”“偏大”或“相等”）.

圖3

（2）實(shí)驗(yàn)室可提供以下器材;乙同學(xué)設(shè)計(jì)了電路圖測(cè)量水果電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.

微安表（0?300）IA，內(nèi)阻Rg=100C）;電阻箱R（0?9999C）；開(kāi)關(guān)一個(gè)；導(dǎo)線若干.

①請(qǐng)?jiān)谌鐖D（c）所示的虛線框中畫(huà)出乙同學(xué)設(shè)計(jì)的電路圖；

②同學(xué)們完成了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)圖像法來(lái)分析數(shù)據(jù)，作出R與生的圖像如圖（d）所示，則

電源電動(dòng)勢(shì)為，水果電池的內(nèi)阻為.（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

答案（1）0.72（0.71?0.75均可）偏?。?）①見(jiàn)解析圖②1.22V（l.16?1.22均可）250。

解析（1）電壓表的分度值為0.1V,由題圖（b）可知，電壓表的讀數(shù)為0.72V,由于誤差，0.71?

0.75V均可.

由于電池有內(nèi)阻，則電壓表測(cè)的為電源路端電壓，則測(cè)量值小于電動(dòng)勢(shì).

（2）由題所給器材可知，可用微安表和電阻箱進(jìn)行測(cè)量，電路圖如圖

根據(jù)閉合電路歐姆定律有

E=/（/?+/+廠）變形得

E

R=~^—Rs—r

電動(dòng)勢(shì)等于圖像斜率為

44

E=k=-V=1.22V

4—0.4

由于誤差，1.16?1.22V均可.

截距的絕對(duì)值為

7?g+r=35OQ

貝Ir=350100C=250C.

4.（2020.吉林長(zhǎng)春市模擬）某同學(xué)要測(cè)定一電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,實(shí)驗(yàn)器材有：一個(gè)DIS

電流傳感器（可視為理想電流表，測(cè)得的電流用/表示），一個(gè)電阻箱（阻值用R表示），一個(gè)開(kāi)

關(guān)和導(dǎo)線若干.該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù).

乙

}/A-，

102030Rin

丙

圖4

(1)該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是E=(用人/、R表示).

(2)該同學(xué)在閉合開(kāi)關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱調(diào)到(選填“最大值”“最小值”或“任意

值”)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將電阻箱調(diào)至如圖乙所示位置，則此時(shí)電阻箱接入電路的阻值為Q

(3)該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的泰一R圖像，則由圖像可求得，該電源的

電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=C.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

答案(l)/(R+r)(2)最大值21(3)6.3(6.1?6.4均可)2.5(24?2.6均可)

解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)臉的原理表達(dá)式是E=/(R+r).

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的安全性原則，在閉合開(kāi)關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱調(diào)到最大值.

根據(jù)電阻箱讀數(shù)規(guī)則，電阻箱接入電路的阻值為2X1OQ+1X1C=21Q.

(3)由E=/(R+r)可得

I?4—1

,一R圖像斜率等于k=-^=—~—V-1

/匕22—3.5

得E-6.2V,由于誤差，6.1?6.4V均正確

1r

彳一R圖像的截距方=石=得

1乜0.4r^2.5C

由于誤差，2.4?2.6。均正確.

5.(2020?江西紅色七校聯(lián)考)為測(cè)定一電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，甲和乙兩位同學(xué)先后用一套實(shí)驗(yàn)

儀器來(lái)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，其中/?、Ro分別是電阻箱和定值電阻，Ro=2Q.實(shí)驗(yàn)時(shí)甲、

乙分別設(shè)計(jì)了如圖5甲和乙所示的兩個(gè)電路，實(shí)驗(yàn)記錄電阻箱R的阻值以及對(duì)應(yīng)電壓表的示

數(shù)U.據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作出關(guān)系圖線丙和丁.

⑴可以判斷圖線丁是利用圖（選填“甲”或“乙”）電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所作出的.

⑵依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的古V圖線如圖戊所示，則電源電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=

Q.（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

答案（1）乙（2）2.92.2

解析⑴對(duì)題圖甲，由閉合電路歐姆定律有一力,可得昌備+隼F，所以圖線

noK十助十/U匕Ko匕Ko

1IE

丙是利用題圖甲電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所作出的；對(duì)題圖乙，由閉合電路歐姆定律有）=,工：工，

可得/=4+年二），所以圖線丁是由題圖乙電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所作出的.

UL.匕K

-1

（2）由（1）中分析出的表達(dá)式，結(jié)合題圖戊可知，1=0.34V,解得E=2.9V,空工="制必A-i；

HtLu.b

解得/*=2.2Q

6.（2020?天津市河西區(qū)3月調(diào)研）某同學(xué)要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.老師提供的以下

器材

A.電壓表V（15V,內(nèi)阻約為10kC）

B.電流表G（量程3.0mA,內(nèi)阻&=10C）

C.電流表A（量程0.6A,內(nèi)阻約為0.5C）

D.滑動(dòng)變阻器凡（0?20C,10A）

E.滑動(dòng)變阻器R2(0?100C，1A)

F.定值電阻R3=990。

G.開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干

(1)用所給的器材在下面方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的原理圖;

(2)為了能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)為了操作方便，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是(填寫(xiě)

器材前面的編號(hào))；

(3)該同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)原理圖測(cè)得以下數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪出了如圖6所示的圖線，根

據(jù)圖線可求出電源的電動(dòng)勢(shì)E=V(保留三位有效數(shù)字)，電源的內(nèi)阻/-=

Q(保留兩位有效數(shù)字).

序號(hào)123456

電流表G

1.371.351.261.241.181.11

(4/mA)

電流表A

0.120.160.210.280.360.43

(/2/A)

1.5

1.4

1.3

1.2

1.1

1.0

0.00