高考冲刺届高考物理实验专项练习六实验电源电动势和内阻的测量.docx

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高考冲刺届高考物理实验专项练习六实验电源电动势和内阻的测量

2020届高考物理实验专项练习（六）实验：

电源电动势和内阻的测量

【知识点精炼】

1、实验思路：

根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势E内阻r，与路端电压U、电流I的关系可以写成

2、实验电路图

3、误差分析

（1）电流表外接法

根据闭合电路欧姆定律，其测量的原理方程为。

由于电压表的分流作用，电动势和内阻的测量值都小于真实值。

（2）电流表内接法

根据闭合电路欧姆定律，其测量的原理方程为。

由于电压表的分流作用，电动势的测量值等于真实值，而内阻的测量值大于真实值。

【练习题】

1、大华利用电流表和电阻箱测定一节干电池的电动势和内阻，使用的器材还有开关、导线等，实验电路图如图甲所示。

（1）在图乙的实物图中，已连接了部分电路，请完成其余电路的连接。

（2）将电阻箱调到适当阻值R，闭合开关，读出电流表的示数I；多次改变电阻箱的阻值，并记录对应的电流值，画出关系图像如图丙所示。

由图丙求得电池的电动势______V，内阻__________Ω。

（3）若考虑电流表的内阻，则电动势E的测量值________（填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。

2、利用下列器材测量由两节干电池（内阻约为1.2Ω）组成的电源的电动势和内电阻。

A．电流表：

量程0.6A，内电阻约1Ω

B．电流表：

量程3A，内电阻约0.2Ω

C．电压表：

量程3V，内电阻约30kΩ

D．电压表：

量程15V，内电阻约60kΩ

E．滑动变阻器：

0～1000Ω，额定电流0.5A

F．滑动变阻器：

0～20Ω，额定电流2A

（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_______，电压表应选用_______，滑动变阻器应选用_______（均填仪器前的字母代号）；

（2）请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接；

（3）在实验操作正确的情况下测得数据记录在下表中，请在图乙中作出U－I图象；

U/V

2.94

2.86

2.81

2.76

2.71

2.62

I/A

0.06

0.12

0.18

0.24

0.30

0.38

（4）根据图乙计算得该电源的电动势E=____________V，内电阻r=____________Ω。

3、两位同学在实验室中利用如图（a）所示的电路测定值电阻、电源的电动势E和内电阻r，调

节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表的测量数据，另一位同学记录的是电流表A和电压表的测量数据．并根据数据描绘了如图（b）所示的两条UI图线．回答下列问题：

（1）根据甲、乙两同学描绘的图线，可知（　　）

A．甲同学是根据电压表和电流表A的数据

B．甲同学是根据电压表和电流表A的数据

C．乙同学是根据电压表和电流表A的数据

D．乙同学是根据电压表和电流表A的数据

（2）根据图（b），可以求出定值电阻＝________Ω，电源电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω．电源的效率η=，

（3）当滑动变阻器的阻值R=Ω时滑动变阻器消耗的电功率最大，P最大值=W（保留三位小数）

4、如图中电路所示，用电流表和电压表测量一节干电池的电动势E（约1.5V）和内电阻r。

（1）考虑到电压表和电流表内阻对电路的影响，本实验系统误差产生的主要原因是（选填“电流表分压”或“电压表分流”）

（2）现有待测电池、开关、滑动变阻器（0~20Ω）和导线若干，还有下列器材

A．电流表：

量程0~0.6AB．电流表：

量程0~3A

C．电压表：

量程0~3VD．电压表：

量程0~15V

为了使测量结果尽量准确，电流表应选用，电压表应选用。

（选填相应器材前的字母）

5、某实验小组测量一节干电池的电动势和内阻，设计的电路如图1所示。

实验室提供的器材有：

一节干电池E（内阻约为2Ω，且通过的电流不得超过0．5A），电阻箱R（最大阻值为99．99Ω），电流表A（量程为300μA、内阻＝500Ω），阻值分别为2Ω、200Ω、5．5kΩ、19．5kΩ的定值电阻各一个，开关一个，导线若干。

（1）R1应选用阻值为__________的定值电阻，R0应选用阻值为__________的定值电阻。

（2）闭合开关后，多次调节电阻箱的阻值，记录电阻箱接入电路的阻值R和对应电流表的值I。

以为纵坐标，为横坐标，将测得的数值在坐标纸上描点，根据描出的点作出图线，如图2所示。

根据图线求得干电池的电动势E＝__________V，内阻r＝__________Ω。

（结果均保留3位有效数字）

6、同学们想用物理上学到的知识来测定某种型号电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势约为8～9V，内阻约为3Ω左右。

由于直流电压表量程只有3V，需要将这只电压表通过连接一电阻箱，改装为量程为9V的电压表，然后再用伏安法测该电池的电动势和内阻。

实验可供该同学选择的器材主要有：

A.电压表（量程为3V，内阻为3kΩ）

B.电流表（量程为3A，内阻约0.1Ω）

C.电阻箱（阻值范围0～9999Ω）

D.电阻箱（阻值范围0～999Ω）

E.滑动变阻器（阻值为0～20Ω，额定电流2A）

F.滑动变阻器（阻值为0～20kΩ，额定电流0.2A）

（1）该实验中滑动变阻器应选________（填写“E”或“F”）；要使将3V直流电压表改装成9V的电压表，该同学需将该电压表与电阻箱________（填写“C”或“D”）串联,且接入的电阻箱阻值应为________Ω.

（2）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电池电动势E和内阻r，实验电路如图甲所示，得到多组电压U（原电压表的示数）和电流I的值，并作出U-I图线如图乙所示，可知电池的电动势为________V，内阻为________Ω（最后结果要求保留两位有效数字）.

7、某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻,图中两个电流表相同,按如下实验步骤，请按要求填空：

（1）闭合电键之前,先将电阻箱接入电路的阻值调到___（填“最大”或“最小”,闭合电键,再闭合电键,调节电阻箱的阻值,使电流表的指针偏转较大（接近满偏）,读出电流值,读出这时电阻箱的阻值;断开电键,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数再次为,读出这时电阻箱的阻值,则电流表的阻值为___。

（2）闭合电键，依次调大电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R，并记录每次调节后电流表的示数I，根据记录的R、I，作出IR−I图像，则图像可能是________.

A.B.C.D.

（3）若根据记录的R、I,作出图像，通过对图像的处理，得到图像与纵轴的截距为a，图像的斜率为b，则电源的电动势E=___，电源的内阻r=___。

8、甲同学将标准电压表V0（量程为U0＝3V，内阻r0＝3kΩ）改装为电压表V，改装后的电压表刻度盘上的刻度均匀分布共有N格，该同学改装后没有在刻度盘上标上相应的刻度值，乙同学想测量出改装后电压表的量程和内阻。

提供的器材有：

A．改装后的待测电压表V（内阻Rv未知）

B．标准电压表V1（量程为3V，内阻r1约为3kΩ）

C．标准电压表V2（量程为30V，内阻r2约为30kΩ）

D．滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）

E．学生电源E（输出电压调节范围0～16V）

F．开关S、导线若干

（1）乙同学为了得到待测电压表V的量程和内阻，按图甲所示电路图连接好实验电路，闭合开关，调节滑动变阻器，发现标准电压表V1的指针接近满偏时，待测电压表V的指针还未偏到满偏的三分之一；接着该同学只将标准电压表V1换成标准电压表V2，调节滑动变阻器，当待测电压表V的指针满偏时，标准电压表V2的指针也还未偏到满偏的三分之一。

为了让电表指针均偏转到满偏的三分之一以上，且能较精确地测出待测电压表V的量程和内阻，请重新设计工作电路，将其画在如图乙所示的虚线框内。

（2）根据设计的电路进行实验，调节滑动变阻器，并让待测电压表V的指针恰好偏转了n格，为了得到待测电压表V的量程和内阻，还需要测量的物理量和相应的符号是，待测电压表V的量程为，待测电压表V的内阻为。

（用测得的物理量和题中已知量的符号表示）

答案以及解析

1答案及解析：

答案：

（1）见解析

（2）1.4；0.7

（3）不受影响

解析：

（1）连线如图所示，因干电池短时间电流不宜超过0.6A，则应连接电流表的0.6A接线柱；另应注意电流表电流正进负出。

（2）由闭合电路欧姆定律得，则，结合题图丙知图线斜率表示电池电动势，大小为1.4V，图线纵截距的绝对值表示内阻，则。

（3）若考虑电流表内阻，则，故电流表内阻不影响电动势的测量。

2答案及解析：

答案：

（1）A，C，F；

（2）；（3）（4）3.0V，1.0Ω（0.90Ω

解析：

（1）待测电源为两节干电池，则电压表应选3V量程；根据题中给定的数据表可知，电流在0.6A之内，故电流表选择0.6A的量程；滑动变阻器选择0～20Ω为宜，选择太大线性度不高。

故电流表用A，电压表用C，滑动变阻器用F；

（4）

由可知，该图像与纵轴的截距代表电动势E，图像的斜率的绝对值表示电源内阻r，故电动势，内阻。

由于不同的同学求斜率选点由差异，故内阻在0.90Ω

3答案及解析：

答案：

1.AD2.2Ω，1.5V，1.0Ω.，η=66.7%，

3.3.0Ω，0.188W

解析：

1.从电路连接可以看出,电流表A的读数增大时,电压表的读数减小,电压表的读数增大。

甲同学是根据电压表和电流表A的数据绘制图像的，故B错误，A正确；乙同学是根据电压表和电流表A的数据绘制图像的，故C错误，D正确。

故选AD.

3.从图像可以得出定值电阻的阻值为：

；

从甲同学的图像可以得出图像在U轴上的截距为1.50V，即电源的电动势为1.50V，

图像斜率的绝对值为：

，即电源的内阻为r=1.0Ω.

4答案及解析：

答案：

（1）电压表分流;

（2）A；C

解析：

（1）电压表测的是路端电压，

电流表测的只是其中一条支路电流，电路总电流等于电流表电流加上通过电压表的电流，

故本实验系统误差产生的主要原因是电压表分流；

（2）在选择电表时，在不超过其量程的前提下，要保证偏转角度尽量大些，

电源电动势大约1.5V，故实验中电压表的最大值3V即可；

电流表此时选用最大值为0.6A，故选：

A；C。

5答案及解析：

答案：

（1）5.5kΩ,2Ω;

（2）1.47（1.46也给分）;2.30

解析：

（1）将与电流表串联，改装成一个电压表，由于一节干电池的电动势约为1.5V,因此应选用5.5kΩ的定值电阻,改装成量程为的电压表即可;为保护电阻，由于电源允许通过的电流不超过0.5A,即电路中的电阻不小于3Ω,因此保护电阻应选用2Ω的定值电阻。

（2）由闭合电路欧姆定律得.

即.

由图象得图线的斜率.

纵轴的截距.

由

解得E=1.47V（或1.46V），r=2.30Ω。

6答案及解析：

答案：

（1）E；C；6000Ω

（2）9.0V；3.0Ω

解析：

【分析】

（1）根据串联电路的特点，可确定出电阻箱的电阻与电压表内阻的关系，选择电阻箱的规格。

在分压电路中，为方便调节，滑动变阻器选用阻值较小的；根据电压表改装原理求出串联电阻阻值.

（2）由于电压表的表盘没变，改装后的电压表的读数应为电压表读数的3倍.U-I图线纵轴截距的3倍表示电动势，斜率的3倍大小等于电池的内阻.

【详解】

（1）电源电动势约为9V，应把电压表改装成9V的电压表，把3V的直流电压表接一电阻箱，