假期培优解决方案+寒假专题突破练+高二物理（通用版）专题10　实验：练习使用多用电表　测定电源的电动势和内阻 15页

专题10　实验：练习使用多用电表　测定电源的电动势和内阻 题组1　实验：练习使用多用电表 ‎1．关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度 B．电阻刻度是不均匀的 C．电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应 D．电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线不对应 ‎2．使用多用电表的欧姆挡测导体电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，则造成测量值(　　)‎ A．比真实值大 B．比真实值小 C．与真实值相等 D．可能比真实值大，也可能小 ‎3．现有两相同的某型号多用电表，一同学在研究性学习过程中想获得10 V量程直流电压挡的内阻和×1 k欧姆挡的内部电源的电动势，已知×1 k欧姆挡中央刻度线对应的数据为15.为完成实验，进行了如下操作：‎ ‎(1)将甲多用电表挡位旋钮拨到10 V电压挡，将乙多用电表挡位旋钮拨到×1 k欧姆挡；‎ ‎(2)应将甲多用电表的红表笔与乙多用电表的________(填“红”或“黑”)表笔连接，再将另外两表笔连接；‎ ‎(3)在连接两多用电表表笔之前应对乙多用电表进行的操作为________________；‎ ‎(4)两多用电表连接后，两表读数分别为6 V和30 kΩ，可知10 V量程直流电压挡的内阻为________ kΩ，×1 k欧姆挡的内部电源的电动势为________ V.‎ ‎4．在“练习使用多用电表”的实验中 ‎(1) 若所用欧姆挡的内部电池电动势是1.5 V，表头的满偏电流是100 μA，则此欧姆表的总内阻是______ kΩ.用其测电阻时，若电流为25 μA，则对应的电阻值为______ kΩ.‎ ‎(2) 若表内电池用久，其电动势变小，内阻变大，但仍可“调零”．调零后测电阻时，欧姆表的总内阻将________，测得电阻值将________．(填“变大”、“变小”或“不变”)‎ 题组2　测定电源的电动势和内阻的数据处理与误差分析 ‎5．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，针对两个不同的电源得出如图1所示的1、2两条图线，则两个电源的电动势E1和E2、内阻r1和r2满足关系(　　)‎ A．E1＞E2，r1＞r2 ‎ B．E1＞E2，r1＜r2 图1‎ C．E1＜E2，r1＜r2‎ D．E1＜E2，r1＞r2‎ ‎6．图2所示为“测定电源的电动势和内阻”的电路图，下列说法中正确的是(　　)‎ A．该电路图有错误，缺少一只与电流表相串联的保护电阻 图2 ‎ B．用一节干电池作电源，稍旧电池比全新电池效果好 C．几节相串联的干电池比单独一节干电池作电源效果好 D．实验中滑动变阻器不能短路 ‎7．如图3所示的电路中，R1、R2‎ 为标准电阻．测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值比真实值________，内阻的测量值比真实值________，测量误差产生的原因是________________________． 图3‎ ‎8．用图4所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：‎ A．电流表(量程0.6 A、3 A)； 图4‎ B．电压表(量程3 V、15 V)；‎ C．定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)；‎ D．定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W)；‎ E．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；‎ F．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．‎ 那么：(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择________V，电流表的量程应选择________A；R0应选择________Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器．‎ ‎(2)引起该实验系统误差的主要原因是________________________________________‎ ‎9．用图5甲所示的电路，测定某电源的电动势和内阻，R为电阻箱，阻值范围0～9 999 Ω，R0是保护电阻，电压表内阻对电路的影响可忽略不计．该同学连接好电路后，闭合开关S，改变电阻箱接入电路的电阻值，读取电压表的示数．根据读取的多组数据，他画出了图乙所示的图象．‎ 图5‎ ‎(1)在图乙所示图象中，当＝0.10 V－1时，外电路处于________状态．(选填“通路”、“断路”或“短路”)．‎ ‎(2)根据该图象可求得该电池的电动势E＝____ V，内阻r＝________Ω.‎ ‎10．在测量一节干电池的电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图6甲所示的实验电路．‎ 图6‎ ‎(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．‎ ‎(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P移至________(选填“a”或“b”)端．‎ ‎(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．‎ 在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.‎ ‎①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________(选填“A”或“B”)线；‎ ‎②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是________表(选填“电压”或“电流”)的示数偏________(选填“大”或“小”)．‎ 题组3　测定电源的电动势和内阻的综合分析问题 ‎11．为了测定一节旧干电池的电动势和内阻(内阻偏大)，配备的器材有：‎ A．电流表A(量程为0.6 A)‎ B．电压表V(量程为1 V，内阻为1.2 kΩ)‎ C．滑动变阻器R1(0～10 Ω，1 A)‎ D．电阻箱R2(0～ 9 999.9 Ω)‎ 某实验小组设计了如图7所示的电路．‎ 图7‎ ‎(1)实验中将1 V电压表量程扩大为2 V，电阻箱R2的取值应为________ kΩ.‎ ‎(2)利用上述实验电路进行实验，测出多组改装后的电压表读数UV与对应的电流表读数IA，利用UV－IA的图象如图8所示．由图象可知，电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ 图8‎ ‎12．某班举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图，并能较准确地测量一电池组的电动势及其内阻．给定的器材如下：‎ A．电流表G(满偏电流10 mA，内阻10 Ω)‎ B．电流表A(0～0.6 A～3 A，内阻未知)‎ C．滑动变阻器R0(0～100 Ω，1 A)‎ D．定值电阻R(阻值990 Ω)‎ E．多用电表 F．开关与导线若干 ‎(1)小刘同学首先用多用电表的直流10 V挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如图9所示，则该电表读数为________V.‎ 图9‎ ‎(2)该同学再用提供的其他实验器材，设计了如图10甲所示的电路，请你按照电路图在图乙上完成实物连线．‎ 图10‎ ‎(3)图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，则由图线可以得到被测电池组的电动势E＝________V，内阻r＝______Ω(保留2位有效数字)．‎ ‎13．某同学到实验室做“测定电源的电动势和内阻”的实验时，发现实验桌上还有一个定值电阻R0.他设计了如图11所示的电路来测量电源的电动势E、内阻r和R0的阻值．实验时用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数，并将滑动变阻器的滑片P移动到不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值．‎ 图11‎ ‎(1)他在同一坐标纸上分别作出U1－I、U2－I图线，如图12所示，则U1－I图线是图中________(填A或B)．‎ 图12‎ ‎(2)定值电阻R0的计算表达式是：R0＝________(用测得的U1、U2、I表示)，若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得R0值________(填“大于”“等于”或“小于”)实际值．‎ ‎(3)若实验中没有电压表V1，你能测出的量是________(填“电动势E”“内阻r”或“R0”，下同)．‎ ‎(4)若实验中没有电压表V2，你能测出的量是________．‎ ‎14．在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，实验室备有下列器材选用：‎ ‎①干电池(电动势E约为1.5 V，内阻r约为1.0 Ω)；‎ ‎②电流表G(满偏电流2.0 mA，内阻Rg＝10 Ω)；‎ ‎③电流表A(量程0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)；‎ ‎④滑动变阻器R(0～20 Ω，10 A)；‎ ‎⑤滑动变阻器R′(0～300 Ω，1 A)；‎ ‎⑥定值电阻R0＝999 Ω；‎ ‎⑦开关和导线若干．‎ 某同学设计了如图13甲所示的电路进行实验：‎ ‎(1)在该电路中为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选________(填写器材的字母代号“R”或“R′”)；在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑动端c移动至________(填“a端”、“中央”或“b端”)．‎ 图13‎ ‎(2)根据图甲在图乙的实物图上连线．‎ ‎(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表G和电流表A的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为：‎ I1(mA)‎ ‎1.20‎ ‎1.25‎ ‎1.30‎ ‎1.35‎ ‎1.40‎ ‎1.45‎ I2(mA)‎ ‎480‎ ‎400‎ ‎320‎ ‎232‎ ‎140‎ ‎68‎ 在图14所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2曲线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)．‎ 图14‎ ‎(4)利用所画图线可求得电源的电动势E＝________V，电源的内阻r＝________Ω.(结果要求保留两位小数) ‎ 详解答案 ‎1．D　[由欧姆表原理知选D.]‎ ‎2．B　[两手同时分别接触两表笔金属杆，相当于在导体两端并联上一个电阻，测量值比真实值小．]‎ ‎3．(2)黑　(3)两表笔短接调零　(4)30　9‎ 解析　(2)甲多用电表选择电压挡，应将甲多用电表的红表笔与乙多用电表的黑表笔连接，再将另外两表笔连接．‎ ‎(3)乙多用电表挡位旋钮拨到×1 k欧姆挡后，应先将两表笔短接调零．‎ ‎(4)×1 k欧姆挡中央刻度线对应的数据为15，则其中值电阻为15 kΩ，欧姆表中值电阻等于其内阻，则欧姆表内阻为15 kΩ；‎ 两多用电表连接后，两表读数分别为6 V和30 kΩ.可知10 V量程直流电压挡的内阻为30 kΩ，欧姆表内阻为15 kΩ、电压表内阻为30 kΩ，‎ 电压表示数为6 V，则欧姆表两端电压为3 V，×1 k欧姆挡的内部电源的电动势为E＝6 V＋3 V＝9 V.‎ ‎4．(1)15　45　(2)变小　变大 解析　(1)短接时为满偏，则由Ig＝得R内＝＝ Ω＝15 kΩ.‎ 测量时的电流I＝得Rx＝－Rg＝ Ω－15 kΩ＝45 kΩ ‎(2)因电动势变小，欧姆调零要达到满偏电流需减小内阻，故调零后总内阻变小；欧姆表内阻R内调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由I＝＝＝可知当R内变小时，I变小，指针比原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了，故测量值变大．‎ ‎5．C　[路端电压与电流的关系图象中，与纵坐标的交点表示电动势大小，图线的斜率表示电源内阻大小，由此可知C对．]‎ ‎6．BD　[该实验只需要滑动变阻器即可，因为电源内阻较大，所以不用保护电阻，A错；旧电池内阻大，实验效果明显，所以B对；测量时需要的电流较小，所以只需要一节干电池，C错；滑动变阻器短路会烧坏电流表，所以不能短路，D对．]‎ ‎7．没有误差　偏大　电流表有内阻 解析　设电流表的内阻为RA，电源的电动势和内阻真实值分别为E′和r′，则有：‎ E′＝I1(R1＋RA＋r′)‎ E′＝I2(R2＋RA＋r′)‎ 联立解得：E′＝，r′＝－RA 故E＝E′，r>r′，即电动势的测量值等于真实值，电源内电阻的测量值大于真实值．测量误差产生的原因是电流表有内阻．‎ ‎8．(1)3　0.6　1　0～10　(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小 解析　由于一节干电池的电动势为1.5 V，故选量程为3 V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般为几欧左右，加上保护电阻，最大电流在0.5 A左右，所以选量程为0.6 A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10 Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100 Ω会出现电流和电压开始几乎不变最后突然变化的现象．‎ 系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小．本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比真实值小，造成E测＜E真，r测＜r真．‎ ‎9．(1)断路　(2)10(结果在9.5～10.5之间均可)　0.48‎ 解析　(1)在图乙所示图象中，当＝0.10 V－1‎ 时，外电阻无穷大，所以可知外电路处于断路状态．‎ ‎(2)根据欧姆定律，E＝U＋r，即可得＝·＋，所以根据该图象可知该电池的电动势即为纵截距的倒数，则E＝10 V，斜率为，所以有内阻r＝Ek＝10× Ω＝0.48 Ω.‎ ‎10．(1)见解析图　(2)a　(3)①B　②电流　偏小 解析　(1)实物连线图如图所示 ‎(2)为保护电流表，实验开始前，应将滑片P移至电阻最大的a端．‎ ‎(3)①当S2接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律E＝U断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U－I图线应是B线；‎ ‎②测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流，结果使电流表的示数偏小．‎ ‎11．(1)1.2　(2)1.60　2.75‎ 解析　量程增大1倍，即内阻增加1倍，所以R2的取值应为1.2 kΩ.‎ 图象与纵轴的交点即为电源电动势，故E＝1.60 V，有1.6＝0.5＋0.4r，解得r＝2.75 Ω.‎ ‎12．(1)7.2　(2)如图所示　(3)7.5　5.0‎ ‎13．(1)B　(2)　大于　(3)电动势E、内阻r ‎(4)电动势E 解析　(1)根据闭合电路欧姆定律U ＝ E－Ir，可知斜率表示内阻；‎ U1－I是把R0等效成了内阻，所以画出的U1－I图象斜率会比较大，所以应选B；‎ ‎(2)根据部分电路欧姆定律R0＝，因为电压表的分流作用，使得电流表所测电流偏小，所以测得电阻偏大；‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律U ＝ E－Ir，改变滑动变阻器阻值，根据U2－I图象斜率表示r，纵截距表示电动势E.‎ ‎(4)没有电压表V2，是把R0等效成了内阻，根据V1的读数闭合电路欧姆定律U ＝ E－I(R＋r)，斜率表示R＋r，纵截距表示电动势E.‎ ‎14．(1)R　b端　(2)如图所示 ‎(3)如图所示 ‎(4)1.48(±0.01)　0.58(±0.02)‎