適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第10章電路及其應(yīng)用第5講實(shí)驗(yàn)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

第5講實(shí)驗(yàn):測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1.(2023浙江6月選考)在“測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中(1)部分連線如圖甲所示,導(dǎo)線a端應(yīng)連接到(選填“A”“B”“C”或“D”)接線柱上。正確連接后,某次測(cè)量中電壓表指針位置如圖乙所示,其示數(shù)為V。

(2)測(cè)得的7組數(shù)據(jù)已標(biāo)在如圖丙所示U-I坐標(biāo)系上,用作圖法求干電池的電動(dòng)勢(shì)E=V和內(nèi)阻r=Ω。(計(jì)算結(jié)果均保留2位小數(shù))

丙2.(2022湖北卷)某探究小組學(xué)習(xí)了多用電表的工作原理和使用方法后,為測(cè)量一種新型材料制成的圓柱形電阻的電阻率,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究。(1)該小組用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱形電阻的直徑D,示數(shù)如圖甲所示,其讀數(shù)為mm。再用游標(biāo)卡尺測(cè)得其長(zhǎng)度L。

甲乙(2)該小組用如圖乙所示的電路測(cè)量該圓柱形電阻Rx的阻值。圖乙中電流表量程為0~0.6A、內(nèi)阻為1.0Ω,定值電阻R0的阻值為20.0Ω,電阻箱R的最大阻值為999.9Ω。首先將S2置于位置1,閉合S1,多次改變電阻箱R的阻值,記下電流表的對(duì)應(yīng)讀數(shù)I,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表。R/ΩI/A1I/A-5.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖丙中繪制出1I-R圖像。再將S2置于位置2,此時(shí)電流表讀數(shù)為0.400A。根據(jù)圖丙中的圖像可得Rx=Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。最后可由表達(dá)式ρ=(用D、L、Rx表示)得到該圓柱形電阻的電阻率。丙(3)該小組根據(jù)圖乙的電路和圖丙的1I-R圖像,還可以求得電源電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=Ω。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字(4)持續(xù)使用后,電源電動(dòng)勢(shì)降低、內(nèi)阻變大。若該小組再次將此圓柱形電阻連入此裝置,測(cè)得電路的電流,仍根據(jù)原來(lái)描繪的圖丙的圖像得到該圓柱形電阻的測(cè)量值會(huì)(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

3.(2024廣東梅州模擬)用一張鋅片和一張銅片,中間夾一張浸過(guò)鹽水的紙,并從鋅片和銅片各引出一個(gè)電極,這樣就組成了一個(gè)電池。為研究該電池的特性,某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(1)將電池組按圖甲所示接入電路,圖中電流表的量程為0~10mA,內(nèi)阻為100Ω;(2)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,發(fā)現(xiàn)當(dāng)R=100Ω時(shí),電流表的示數(shù)I如圖乙所示,則I=mA;

(3)反復(fù)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,讀出多組電流表的示數(shù)I算出1I的值和對(duì)應(yīng)電阻箱的阻值R,并在圖中描出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn),請(qǐng)利用已描出的點(diǎn)繪出1I(4)由圖繪出的1I-R圖線可知,該電池組的電動(dòng)勢(shì)為V,內(nèi)阻為Ω。4.(2024廣東梅州模擬)某同學(xué)利用圖甲的電路圖測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)(E)和內(nèi)阻(r)。圖中V為理想電壓表,R為電阻箱。(1)開關(guān)S閉合前,將電阻箱阻值調(diào)到(選填“最大”或“最小”)。

(2)開關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)電阻箱,分別記錄下電阻箱阻值R和電壓表示數(shù)U,記錄多組數(shù)據(jù)后,作出1U-1R圖像,如圖乙所示。根據(jù)圖乙可得電源的電動(dòng)勢(shì)E=,內(nèi)阻(3)若電壓表的內(nèi)阻不是無(wú)窮大,則該方法測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì),電源內(nèi)阻。(均選填“偏大”或“偏小”)

5.(2024廣東廣州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備探究電極間距、電極插入深度對(duì)水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的影響,實(shí)驗(yàn)小組在市場(chǎng)上購(gòu)買了品種、大小和成熟程度幾乎相同的蘋果,成員設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案測(cè)量蘋果電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,電路原理圖如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)室可供器材如下:電壓表(量程0~15V,內(nèi)阻約15kΩ);電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω);微安表(量程0~200μA,內(nèi)阻約1000Ω);滑動(dòng)變阻器(最大阻值100Ω,最大電流2A),電阻箱(0~99999Ω),開關(guān)、導(dǎo)線若干。(1)查閱資料知道蘋果電池的電動(dòng)勢(shì)約為1V,內(nèi)阻約為幾千歐,經(jīng)過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)方案甲不合適,則下列關(guān)于方案甲不合適的原因正確的是。

A.滑動(dòng)變阻器起不到調(diào)節(jié)電路的作用B.電流表量程不夠大C.電壓表分流明顯導(dǎo)致測(cè)量誤差偏大D.電壓表示數(shù)達(dá)不到量程的三分之一(2)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)方案乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn),根據(jù)數(shù)據(jù)作出1I-R圖像如圖丙所示,已知圖像的斜率為k,縱坐標(biāo)截距為b,電表內(nèi)阻為rg,可求得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=,內(nèi)阻r=。(3)改變電極間距、電極插入深度重復(fù)實(shí)驗(yàn),測(cè)得數(shù)據(jù)如表所示。序號(hào)電極插入深度h/cm電極間距d/cm電動(dòng)勢(shì)E/V內(nèi)阻r/Ω1421.01659812441.05695083221.08311073分析以上數(shù)據(jù)可知水果電池電動(dòng)勢(shì)與電極插入深度和電極間距(選填“均有關(guān)”或“均無(wú)關(guān)”);電極插入越深,水果電池內(nèi)阻越;電極間距越大,水果電池內(nèi)阻越。

參考答案第5講實(shí)驗(yàn):測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1.答案(1)B1.20(2)1.501.04解析(1)電壓表應(yīng)直接測(cè)量路端電壓,故導(dǎo)線a端接到B接線柱上。電壓表示數(shù)為1.20V。(2)將圖像向外延伸,與縱軸的交點(diǎn)即為電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.50V,圖像的斜率即為電源的內(nèi)阻r=1.50-1.002.答案(1)3.700(2)6.0π(3)123.0(4)偏大解析(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱形電阻的直徑D,其讀數(shù)為3.5mm+20.0×0.01mm=3.700mm。(2)(3)由電路可知,當(dāng)將S2置于位置1,閉合S1時(shí),有E=I(RA+R0+r+R),即1I=1ER+RA+R0+rE,由圖丙可知1E=4.9-2.035,解得E=12V,RA+R0+rE=2,解得r=3.0Ω,再將S2置于位置2,此時(shí)電流表讀數(shù)為0.400A,則E=I'(r+R0(4)因電源電動(dòng)勢(shì)變小,內(nèi)阻變大,則電流表的讀數(shù)變小,根據(jù)表達(dá)式E=I'(r+R0+RA+Rx),得到的Rx的值偏大,即Rx測(cè)量值偏大。3.答案(2)6.0(3)見解析圖(4)1.47(1.44~1.49均可)47.0(44.0~49.0均可)解析(2)電流表的示數(shù)為6.0mA。(3)繪出1I-R(4)由閉合電路歐姆定律得E=I(R+RA+r)即1I=由1I-R圖線可知1RA+解得E=1.47V,r=47.0Ω。4.答案(1)最大(2)1b1a解析(1)為了保證電源安全,電阻箱阻值應(yīng)調(diào)到最大。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=U+UR整理得1結(jié)合圖乙得E=1b,r=1(3)若電壓表的內(nèi)阻不是無(wú)窮大,根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=U+UR整理得1結(jié)合圖乙得E=1r=1故測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)偏小,電源內(nèi)阻偏小。5.答案(1)AD(2)1kbk-rg(3)均有關(guān)解析(1)滑動(dòng)變阻器最大阻值只有100Ω,而蘋果電池的內(nèi)阻約為幾千歐,則滑動(dòng)變阻器起不到調(diào)節(jié)的作用,故A正確;蘋果電池的電動(dòng)勢(shì)約為1V,內(nèi)阻約為幾千歐,由閉合電路的歐姆定律可知,電路最大電流不會(huì)超過(guò)0.001A=1mA,則電流表幾乎沒有示數(shù),故B錯(cuò)誤;電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的電阻,電壓表的分流不明顯,故C錯(cuò)誤;蘋果電池的電動(dòng)勢(shì)約為1V,電壓表示數(shù)達(dá)不到量程的三分之一,故D正確。(2)根據(jù)圖乙電路圖,由閉合電路歐姆定律有E=I(r+rg