专题38 测定电源的电动势和内阻（测）-2019年高考物理一轮复习讲练测 16页

‎ ‎ 第38讲 测定电源的电动势和内阻——测 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ ‎1．（9分）某同学欲测量欧姆表“×1”档的内电阻和内部电源电动势。现有以下实验器材：‎ A1：电流表200，300‎ A2：电流表30mA，5‎ R1：电阻箱0～9999‎ R2：滑动变阻器0～50‎ 电键、导线若干。‎ 他利用电阻箱R1与电流表A1串联接入图1电路。其电阻箱的阻值选择如图2。‎ ‎(1)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端的位置，得到的数据为：‎ 在图3所示的坐标纸上I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1~I2如曲线。‎ ‎(2)利用所得曲线求得欧姆表内电源的电动势E=____V，欧姆表内阻r=___。(结果保留三位有效数字)‎ ‎(3)将该欧姆表两个表笔短接，欧姆表的电流为I=_____A。(结果保留三位有效数字)‎ ‎【答案】 1.46（1.45～1.49）；14.6（14.0～15.5）0.100（0.0980～0.102）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）根据描点法可得出对应的I-U图象，如图所示；所作图线：‎ ‎2．（9分）用如图所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的内阻非常小，为防止滑动变阻器电阻过小时因电流过大而损坏器材，电路中用了一个保护电阻R0。除蓄电池、滑动变阻器、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：‎ ⅰ.电流表（量程0.6 A、3 A）‎ ⅱ.电压表（量程3 V、15 V）‎ ⅲ.保护电阻甲（阻值4 Ω、额定功率5 W）‎ ⅳ.保护电阻乙（阻值10 Ω、额定功率10 W）‎ 电流表应选__________量程，电压表应选__________量程，保护电阻选__________。‎ ‎【答案】 0.6A；3V；甲；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎3．（9分）某同学设计了一个如图甲所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材：待测干电池组(电动势E约3V)、电流表A（量程10mA，内阻小于1Ω）、电阻箱R（0~99.99Ω）、滑动变阻器（0~400Ω）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略，故先测量电流表的内阻。‎ ‎（1）该同学设计用甲图测量电流表内阻步骤如下：‎ ‎①断开单刀双掷开关以及开关K，将滑动变阻器滑片P滑至B端、电阻箱R阻值调到最大。‎ ‎②_______________________________________________________________________。‎ ‎③_______________________________________________________________________。‎ ‎④读出此时电阻箱的阻值R=0.2Ω，即为电流表内阻的测量值。可分析测量值应____________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。‎ ‎（2）通过控制开关状态，该同学又进行了电池电动势和电池内阻的测量实验，他一共记录了六组电流I和电阻箱R的对应数值，并建立坐标系，作出“–R”图线如图乙，由此求出电动势E=________V、内阻r=________Ω。（计算结果保留两位有效数字）‎ ‎【点睛】由电路的结构可知测定电流表内阻实验的原理为半偏法，分析两次实验中电路的变化可知误差产生的原因；实验中采用的是电阻箱和电流表的方式测定电动势和内电阻；根据实验的原理可知应采用的步骤；分析电流与电阻的关系，由闭合电路欧姆定律可得出符合本实验的公式，再结合图象的性质利用函数关系即可求得电动势和内电阻．‎ ‎4．（9分）(1)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，实验原理如图所示，其中，虚线框内为用灵电流计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，是标称值为的定值电阻。‎ ‎①已知灵敏电流计G的满偏电流、内阻，若要改装后的电流表满偏电流为，应并联一只___（保留2位有效数字）的定值电阻。‎ ‎②某次实验的数据如表所示：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____（保留3位有效数字）‎ ‎③该小组在前面实验的基础上，为探究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．的实际阻值比计算值偏小 D．的实际阻值比标称值偏大 ‎(2)某同学测量一个额定电压为3V，额定电流约为的小灯泡的伏安特性曲线，选用下列实验器材进行实验，电路图如下图所示：‎ A．电源E：电动势为，内阻不计；‎ B．电压表V：量程为，内阻约为 C．电流表A：量程为，内阻约为；‎ D．滑动变阻器器：最大阻值为，数额定电流为；‎ E．滑动变阻器器：最大阻值为，额定电流为：‎ F．开关S，导线若干；‎ 若滑动变阻器a端与滑片P之间的电阻为，滑动变阻器的最大阻值为，若在该实验中分别接入滑动变阻器R1，R2调整小灯泡两端的电压U，则在额定电压范围内，U随变化的图像可能正确的是__________.‎ ‎【答案】 1.0 1.66 CD B ‎③A、如果考虑电压表的内阻，则虚线部分相当于电源，测得的电阻相当于电源E的内阻与R0串联后再与电压内阻并联的阻值，即测得的电阻值偏小，故A错误；B、滑动变阻器的阻值不会影响r的测量结果，故B错误；C、电表改装时，R1的实际阻值比计算值偏小，可导致通过表头的电流偏小，电流表读数偏小，故内阻测量值总量偏大，故C正确；D、结合电路图，由闭合电路欧姆定律E=U+I(R0+r)知，R0的实际阻值 ‎【点睛】电表改装为重点内容要切实弄明白，连接实物图为基本功，数据处理和误差分析的能力要平时加强训练，结合具体的实验情景具体分析。‎ ‎5．（9分）测量电源的电动势和内阻，提供的器材如下：‎ A．待测电源(电动势约为8V、内阻约为2Ω)‎ B．电压表V(0-3V，内阻约为3kΩ)‎ C．电流表A(0-1A，内阻约为1Ω)‎ D．电阻箱R(0-9999.9Ω)‎ E．滑动变阻器(0-20Ω)‎ F．开关、导线若干 ‎(1)为扩大电压表的量程，现采用图甲所示电路测量电压表的内阻Rv（忽略电源内阻的影响）。调节电阻箱R，使电压表指针满偏，此时电阻箱示数为R1；再调节电阻箱R，使电压表指针指在满刻度的一半处，此时电阻箱示数为R2。则电压表内阻Rv=___________ 。‎ ‎(2)为测量电源的电动势和内阻，请用笔画线代替导线，将图乙电路连接完整_____________。‎ ‎【答案】 图见解析；‎ ‎【解析】（1）设电源电动势为E，电压表满偏电压为U，则由串并联电路的规律可知：； ；解得RV=R2-2R1‎ ‎（2）根据实验原理，则电路连接如图；‎ ‎6．（9分）某同学利用如图所示电路和下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻，蓄电池的电动势约为3V.‎ A．电流表量程0.6A，内阻约为0.5Ω；‎ B．电压表量程3V，内阻6kΩ；‎ C．电压表量程15V，内阻30kΩ；‎ D．滑动变阻器阻值0～1kΩ，额定电流为0.5A；‎ E.滑动变阻器阻值0～10Ω，额定电流为2A F.定值电阻4Ω，额定功率4W；‎ G.开关S一个，导线若干。‎ 为了减小实验误差，电压表应选择_________(填器材代号)，图中的导线应连接到_________处(填“①”或“②”)，滑动变阻器应选择_________(填器材代号)。‎ ‎【答案】 B ① E ‎7．（9分）通过实验测量某电池的内阻，提供的器材如下：‎ A．待测电源E（内阻r待测）‎ B．标准电源E0(电动势E0略大于E，内阻不计)‎ C．灵敏电流计G（量程±30μA）‎ D．电阻箱（0-99999.9Ω）‎ E.电阻箱（0-99.99Ω）‎ F.均匀金属电阻丝 G.滑动触头（可沿电阻丝滑动，并通过点触方式与电阻丝连接）‎ H.其它：刻度尺，开关、导线若干 主要实验步骤如下：‎ a.按图（甲）连接好电路，然后测量出电阻丝接入电路部分两端点A、B间的距离L0：‎ b.将两电阻箱调至一定的阻值，闭合开关S1、S2，将滑动触头P与金属电阻丝试触，根据灵敏电流计G指针偏转方向调整P点位置，并调整电阻箱R'的阻值，反复调节，直到G表指针不发生偏转，测出此时的AP长度L，并记下电阻箱R的阻值：‎ c.改变电阻箱R的阻值，重复步骤b，记录下多组R及对应的L值。‎ 请回到以下问题：‎ ‎（1）当G表的示数为零时，AP两端电压与电阻箱R两端电压UR相等，则UR=__________（用L、L0、E0‎ 表示）：‎ ‎（2）步骤b中，在反复调整使得G表指针不发生偏转过程中，电阻箱R'的阻值应该逐渐调__________（选填“大“或“小”）；‎ ‎（3）利用记录的多组R、L数据，作出图像如图（乙）所示。测得该图线的斜率为k，纵轴的截距为b，待测电源E的内阻rx=__________：‎ ‎（4）实验中，电阻箱R应选用___________（选填序号“D”“或“E)；‎ ‎（5）本实验中若标准电池的内阻不可忽略，则待测电池内阻的测量结果将__________（填“偏大”“不变”或“偏小”)。‎ ‎【答案】 小 E 不变 ‎【解析】（1）根据分压知识可知：，解得 ；‎ 点睛：对于实验问题，首先要根据实验的电路和实验的过程搞清实验的原理，结合欧姆定律列出方程，结合图像的斜率和截距处理数据.‎ ‎8．（9分）某同学设计如图所示的电路测量某电池的电动势和内阻，其中R和为阻值已知的定值电阻，要求在现有条件下，能准确测量电动势和内阻，给出了如下步骤：‎ ‎(1)将接2，保持闭合，闭合，记录______；‎ ‎(2)将断开，接2，闭合，记录__________；‎ ‎(3)保持断开，将接1，闭合，记录________；‎ ‎(4)断开电路，拆下各元件并整理器材。‎ 根据以上步骤得电动势E=_____，内阻r=______。(用以上记录的物理量及R和表示)‎ ‎【答案】 电压表示数U1和电流表示数I1 电流表示数I2 电流表示数I3 ‎ 点睛：本实验需要注意电流表和电压表的内阻对实验的影响，为了减少实验误差，需要考虑电流表和电压表的内阻，然后根据闭合电路欧姆定律列出方程进行求解即可。‎ ‎9．（9分）某同学用下列器材测电源的电动势和内阻，待测电源E（电动势约为3V，内阻约为2.5Ω）；电流表A（量程为0~0.6A，内阻很小）；电阻箱R（最大阻值99.9Ω）；开关S，导线若干。‎ ‎（1）在虚线框中画出实验电路图_____，该同学根据正确的电路图，正确连接电路，规范操作；‎ ‎（2）第一次测量：条件电阻箱R，示数为R1时，读取电流表示数I1；示数为R2时，读取电流表示数为I2，则电源电动势的计算式E=________，内阻的计算式r=___________。‎ ‎（3）第二次测量：条件电阻箱R的阻值，记录多组电流表的读数I和电阻箱的对应读数R，以为纵坐标，R为横坐标，根据测量数据作出如图所示的图线，则电源的电动势E=______V，内阻r=____Ω。‎ ‎（4）关于该实验，下列说法正确的是（________）‎ A．由于电流表的内阻，会使电源内阻的测量值存在系统误差 B．由于电流表的内阻，会使电源电动势的测量值存在系统误差 C．第二次测量中的数据处理方式可知减小偶然误差 D．第一次测量中，若测有三组数据，则可求得电源电动势E和内阻r及电流表内阻RA ‎【答案】 ； ； 3； 3； AC ‎【解析】（1）由给出的仪表可知，实验中只给出了电流表和电阻箱，所以应采用电流表与电阻箱串联的方式进行测量；如图所示 ‎（2）根据闭合电路欧姆定律可知：，，联立解得：，；（3）根 ‎【点睛】分析给出的仪表，从而确定测量方法，确定电路图；根据闭合电路欧姆定律列式，联立方程即可求得电动势和内电阻；根据闭合电路欧姆定律列式，结合图象即可分析对应的电动势和内电阻；根据实验过程进行分析，明确实验误差情况。‎ ‎10．（9分）某实验小组利用如图所示电路，可测量多用电表内电池的电动势和电阻“x1”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表，电流表，滑动变阻器，导线若干。回答下列问题：‎ ‎(1)将多用电表挡位调到电阻“x1”挡，再将红表笔和黑表笔短接进行欧姆调零。随后按如图所示把多用电表、电压表、滑动变阻器连接起来，如果图甲中接线正确，那么与多用电表的a接线柱相接的是_____(填“黑”或“红”表笔)‎ ‎(2)调节滑动变阻器的滑片，从图甲位置向右滑动过程中，电流表的读数___；(选填“增大”、“减小”或“不变”)‎ ‎(3)调节滑动变阻器的过程中，某次欧姆表指针位置如图乙所示，读数为____Ω，对应电流表的指针位置如图丙所示，读数为____A，经过多次测量，将电流表读数的倒数和与之对应的欧姆表读数R得到如图丁所示的图象，由此可得多用电表内电池的电动势为____V，选择“×1”挡时内阻为___Ω. (结果保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 （1）黑； （2）增大； （3）32 ； 0.20 ； 10 ； 20 。‎ ‎【点睛】红正黑负，电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表。根据滑片的移动方向判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化，然后根据欧姆定律判断电路电流如何变化，再判断电流表示数如何变化。欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数；根据电路图应用欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象分析答题。‎ ‎11．（10分）利用图示电路可以较为准确地测量电源的电动势。图中a为标准电源(电动势为Es)，b为待测电源(设电动势为Ex)；供电电源的电动势为E，R为滑动变阻器，G为零刻度在中央的灵敏电流计，AB为一根粗细均匀的电阻丝，滑动片C可在电阻丝上移动，AC之间的长度可用刻度尺量出。‎ ‎(1)为了完成上述实验，对供电电源的要求是E________Es，E______Ex(填“>”、“=”或“<”)‎ ‎(2)实验步骤如下：‎ ‎①按图连接好电路；‎ ‎②调整滑动变阻器的滑片至合适位置，闭合开关S1：‎ ‎③将S2接1，调节滑动片C使电流计示数为零，记下____________：‎ ‎④将S2接2，重新调整C位置，使____________，并记下____________；‎ ‎⑤断开S1、S2，计算待测电源的电动势的表达式为Ex=____________(用Es和所测物理量表示)。‎ ‎【答案】 AC之间的长度 电流计示数再次为零 AC之间的长度 ‎ ‎12．（10分）利用如图1所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。‎ ‎①现有电压表(0-3V)、开关和导线若干,以及下列器材:‎ A．电流表(0-0.6A)‎ B．电流表(0-3A)‎ C．滑动变阻器()‎ D．滑动变阻器()‎ 实验中电流表应选用________；滑动变阻器应选用 ____ 。选填相应器材前的字母)‎ ‎②在图2中用笔画线代替导线，按图1将电路连线补充完整_________ 。‎ ‎③实验中,某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图3的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-图线_____________ 。‎ ‎④根据图3可得出平电池的电动 ________ V,内电阻 _________ 。‎ ‎⑤小明同学学习了电源的相关知识后，制作了如图4所示的水果电池。为了测量该电池的电动势，他从实验室借来了灵敏电流表(内阻未知,且不可忽略)、电阻箱、开关以及若干导线，设计了如图5‎ 所示的电路图。你认为小明同学能否准确测出水果电池的电动,并说明理由 ____________。‎ ‎【答案】 A； C； 1.45； 0.83； 能；‎ ‎(3)根据表中的数据在坐标纸中选取合适的标度描点，如图：‎ ‎ ‎