高考物理一輪復(fù)習(xí)對應(yīng)演練實驗增分專題10測定電源的電動勢和內(nèi)阻

實驗十測定電源的電動勢和內(nèi)阻對應(yīng)演練·遷移運用1．(2018·安徽四校摸底考試)下列器材組裝一個電路，既能測量出電池組的電動勢E和內(nèi)阻r，又能同時描繪小燈泡的伏安特性曲線．A．電壓表V1(量程6V，內(nèi)阻很大)B．電壓表V2(量程4V，內(nèi)阻很大)C．電流表A(量程3A，內(nèi)阻很小)D．滑動變阻器R(最大阻值10Ω，額定電流4A)E．小燈泡(2A,7W)F．電池組(電動勢E，內(nèi)阻r)G．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，多次測量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表V1的示數(shù)增大，則電壓表V2的示數(shù)減小．(1)請將設(shè)計的實驗電路圖在圖甲中補充完整．(2)每一次操作后，同時記錄電流表A、電壓表V，和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個坐標點(I，U1)、(I，U2)，標到U－I坐標中，經(jīng)過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示，則電池組的電動勢E＝__5.5__V、內(nèi)阻r＝__1.0__Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)在U－I坐標中兩條圖線在P點相交，此時滑動變阻器連入電路的阻值應(yīng)為__64%__Ω，電池組的效率為__64%__.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)在伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻實驗中，電壓表測路端電壓，電壓表示數(shù)隨滑動變阻器接入電路阻值的增大而增大；在描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗中，電流表測流過燈泡的電流，燈炮兩端電壓隨滑動變阻器接入電路電阻的增大而減?。緦嶒炛姓{(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路中的電阻變大時，電壓表V1的示數(shù)增大，電壓表V2的示數(shù)減小，則V1測路端電壓，V2測燈泡兩端電壓．(2)電源的U－I圖象是一條傾斜的直線，由題圖乙可知，電源電動勢E＝5.5V，電源內(nèi)阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(5.5－3.5,2.0)Ω＝1.0Ω.(3)由題圖乙所示圖象可知，P為兩圖象的交點，此時兩電壓表的示數(shù)相同，此時滑動變阻器接入電路的電阻為0，可知此時燈泡兩端電壓UL＝3.5V，通過的電流I＝2.0A，小燈泡此時的電阻為RL＝1.75Ω.電池組的效率為η＝eq\f(I2RL,I2RL＋r)×100%≈64%.2．(2017·江蘇常州模擬)在用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，一位同學(xué)記錄了6組數(shù)據(jù)，如下表所示.組別123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05(1)根據(jù)數(shù)據(jù)和實驗要求選定所給儀器：電流表量程選__0～0.60__A，電壓表量程選__0～3.00__V，滑動變阻器選__0～10__Ω.①干電池(E＝1.5V)；②直流電流表(0～0.60A，內(nèi)阻0.1Ω)，(0～3.00A，內(nèi)阻0.02Ω)；③直流電壓表(0～3.00V，內(nèi)阻5kΩ)，(0～15.0V，內(nèi)阻25kΩ)；④滑動變阻器(0～10Ω，允許最大電流1.00A)；⑤滑動變阻器(0～1000Ω，允許最大電流0.60A)；⑥開關(guān)一個，導(dǎo)線若干．(2)在圖甲中用筆畫線連接實驗電路．(3)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)在圖乙所示的坐標紙上作U－I圖線，并根據(jù)圖線求出E＝__1.45_V(1.42～1.48_V均可)__，r＝__0.70_Ω(0.65～0.75_Ω均可)__.(4)利用U－I圖線分析，測量結(jié)果與真實值比較，電動勢__偏小__，內(nèi)阻__偏小__.(選填“偏大”“相等”或“偏小”)解析(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和電源、電壓有效數(shù)字位數(shù)，電流表選0～0.60A量程，電壓表選0～3.00V量程，滑動變阻器選擇0～10Ω.(2)如圖甲所示．(3)如圖乙所示．描點作圖，由圖可得縱軸的截距為1.45V，圖線的斜率為內(nèi)阻，即r＝0.70Ω.(4)因電壓表分流，測量的電流比干路上實際電流小，選取相同的路端電壓，重新描點，實際的點應(yīng)該水平向右平移，作出新的圖線，如圖中虛線所示．當外電路短路時，電壓表不再分流，故橫軸截距的短路電流不變．與原圖相比，可見電動勢偏小，直線斜率的絕對值也偏小，即電池內(nèi)阻也偏小．3．(2017·天津卷)某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻．其中電流表A1的內(nèi)阻r1＝1.0kΩ，電阻R1＝9.0kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個R0＝3.0Ω的電阻．①按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導(dǎo)線中，混進了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線．為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的，將電鍵S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測量a、a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是__aa′__導(dǎo)線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是__bb′__導(dǎo)線斷開．②排除故障后，該小組順利完成實驗．通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如圖．由I1－I2圖象得到電池的電動勢E＝__1.4__V，內(nèi)阻r＝__0.5__Ω解析①用多用電表的電壓擋測Uab′≠0，說明兩表筆與電源兩極間為通路，問題出在a、b′之間的含有電鍵的電路部分；若Uaa′≠0，說明aa′導(dǎo)線斷路，若Uaa′＝0，說明導(dǎo)線bb′斷開．②由于I2?I1，故可將I2視為干路電流，則有I1(R1＋r1)＝E－I2(r＋R0)則I1＝eq\f(E,R1＋r1)－eq\f(r＋R0,R1＋r1)·I2，故從圖線的截距和斜率可求得E＝1.4V，r＝0.5Ω..4．老師要求同學(xué)們測出一待測電源的電動勢及內(nèi)阻，所給的實驗器材有：待測電源E，定值電阻R1(阻值未知)，電壓表V(量程為3.0V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(0～99.99Ω)，單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干．某同學(xué)連接了一個如圖甲所示的電路，他接下來的操作是：a．撥動電阻箱旋鈕，使各旋鈕盤的刻度處于如圖乙所示的位置后，將S2接到A，閉合S1，記錄下對應(yīng)的電壓表示數(shù)為2.20V，然后斷開S1；b．保持電阻箱示數(shù)不變，將S2切換到B，閉合S1，記錄此時電壓表的讀數(shù)(電壓表的示數(shù)如圖丙所示)，然后斷開S1.(1)請你解答下列問題：圖甲所示電阻箱的讀數(shù)為__20.00__Ω，圖丙所示的電壓表讀數(shù)為__2.80__V.由此可算出定值電阻R1的阻值為__5.45__Ω.(計算結(jié)果取三位有效數(shù)字)(2)在完成上述操作后，該同學(xué)繼續(xù)以下的操作：將S2切換到A，多次調(diào)節(jié)電阻箱，閉合S1，讀出多組電阻箱的示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丁所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖象．由此可求得該電池組的電動勢E及內(nèi)阻r，其中E＝__2.86__V，電源內(nèi)阻r＝__0.26__Ω.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)電阻箱的讀數(shù)等于各擋位的電阻之和，為20.00Ω；電壓表讀數(shù)應(yīng)估讀一位，為2.80V；根據(jù)部分電路歐姆定律可得eq\f(2.20V,20Ω)＝eq\f(2.80V,20Ω＋R1)，解得R1的阻值約為5.45Ω.(2)