届高三高考物理专题《测量电源电动势和内电阻》强化练习卷.docx

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届高三高考物理专题《测量电源电动势和内电阻》强化练习卷

测量电源电动势和内电阻

1.（原创）物理兴趣小组的同学用如下器材测定一节干电池的电动势和内阻：

图1

直流电流表（量程0～0.6A，0～3A；内阻约1Ω）

直流电压表（量程0～3V，0～15V；内阻约5kΩ）

定值电阻R0（阻值近似为8Ω）

滑动变阻器R（0～10Ω，2A）

电源（电动势约为1.5V，内阻约为4Ω）

开关和若干导线

有两个小组的同学分别设计了如图1所示的两个实验方案，然后这两个小组的同学按正确的实验步骤进行了实验。

试分析下列问题：

（1）如果某小组的同学选用实验方案二，则请按方案二将下列实物图2连接起来。

图2

图3

（2）实验后两个小组的同学将他们的实验数据做在同一个U－I坐标中，得到了如图3所示的两条伏安特性曲线。

通过分析可知图中所示的伏安特性曲线中，图线甲是利用________实验得到的图象，图线乙是利用________实验得到的图象（填“方案一”或“方案二”）。

（3）图中两图线在纵轴上的截距相同，由图可知，被测电源的电动势E_______V，电源的内阻r＝________Ω。

（4）本实验中提供的定值电阻的阻值R0＝________Ω。

解析　

（1）所连实物图如图所示。

（2）在方案二中将R0等效为电源的内阻，由此该方案所测得的电源内阻将变大，所以图中图线甲是由方案二实验数据得到的，图线乙是由方案一实验数据得到的。

（3）对于方案一，可将R0看成是滑动变阻器的一部分。

由图象求得电源的电动势为E＝1.49V。

由图象乙可求得电源的内阻为r＝

＝

Ω＝3.9Ω。

（4）对于方案二由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋I（r＋R0），R0可等效为电源的内阻，可见在U－I图象中图象在纵坐标上的截距表示电源的电动势，图象的斜率表示是“电源内阻与R0之和”。

由图象甲可得r＋R0＝

＝

Ω＝

11.5Ω，解得R0＝7.6Ω。

答案　

（1）见解析图　

（2）方案二　方案一　（3）1.49　3.9（4）7.6

2.（2018·江苏南京高三第三次模考）利用电压表和电阻箱可以测量电池的电动势和内电阻，某同学找到了如下的器材：

电池组（电动势约为6.0V，内阻约为1Ω），灵敏电流计G（满偏电流Ig＝100μA，内阻Rg＝100Ω），定值电阻R1（R1＝1Ω），定值电阻R2（R2＝59.9kΩ），电阻箱R3（阻值范围0～9.9Ω可调），开关、导线若干。

该同学发现还需要一个合适的电压表，于是把上述G表改装成电压表。

图4

（1）将G表改装成量程为6V的电压表，需将G表与________（选填R1、R2或R3）串联。

（2）为了准确地测量出电池组的电动势和内电阻，请在图4甲虚线框中把实验电路图补充完整，并在对应的电阻旁边标上（R1、R2或R3），如果为电阻箱，请补充完整其符号。

（3）某次测量，电压表示数如图乙，其读数为________V。

（4）经过多次测量，得出图丙所示的图象，由图可求得该电池组的电动势为________V，内阻为________Ω（结果保留2位有效数字）。

解析　

（1）灵敏电流计G（满偏电流Ig＝100μA，内阻Rg＝100Ω）改装成量程为

6V的电压表，则有R＝

＝

Ω＝59.9kΩ，故需将G表与R2串联。

（2）根据题意可知，本实验中采用电阻箱与改装后的电压表并联进行分析，并且采用R1与电源串联充当保护电阻使用，故电路图如图所示。

（3）某次测量，电压表示数如图乙，分度值为0.2V，其读数为0.2×22V＝4.4V。

（4）根据闭合电路欧姆定律可知U＝E－

（r＋R1），变形可得

＝

＋

·

，则由图象性质可知

＝0.2，

＝

＝0.5，解得该电池组的电动势为E＝

5.0V，内阻为r＝1.5Ω。

答案　

（1）R2　

（2）见解析　（3）4.4　（4）5.0　1.5

3.（2018·苏锡常镇四市高三调研）某实验小组用如下器材来测量电压表的内阻。

A.待测电压表（量程3V，内阻约几千欧）

B.电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω）

C.电池组（电动势约3V，内阻可忽略）

D.滑动变阻器R0

E.电阻箱R（0～9999Ω）

F.开关和导线若干

图5

（1）图5甲是某同学设计的电路，大家讨论后一致认为此电路不可行，你认为原因是________；

A.R0阻值较小

B.电流表存在内阻

C.电压表无法准确读数

D.电流表无法准确读数

（2）同学们改用图乙电路进行测量，设电阻箱的阻值为R，电压表的示数为U，为了根据图象能求得电压表的内阻，应该作________图线（选填“

－R”“U－R”或“U－

”）；

（3）请根据你选择的坐标轴和下表的数据，在图6中标上合适的标度作出相应

图线；

R/kΩ

0.6

1.5

2

3

4

5

U/V

2.5

2

1.8

1.5

1.3

1.13

/kΩ－1

1.67

0.67

0.5

0.33

0.25

0.20

/V－1

0.40

0.50

0.56

0.67

0.78

0.88

图6

（4）根据你所画出的图线，求出电源的电动势E＝______V，电压表内阻RV＝________kΩ（保留2位有效数字）。

解析　

（1）设计者认为电压表测自身的电压，电流表测流过电压表的电流，据RV＝

可求出电压表内阻。

但图甲电路闭合开关后，电路中电流太小，电流表指针几乎不偏转，故D项是电路不可行的原因。

（2）对乙图，由闭合电路欧姆定律可得E＝U＋

R，整理得

＝

＋

R，则为了根据图象能求得电压表的内阻，应该作

－R图线。

（3）选择作

－R图线，描点连线如图。

（4）据图线纵截距可得

＝0.34，解得E＝2.9V

据图线斜率可得

＝

，解得RV＝3.1kΩ。

答案　

（1）D　

（2）

－R　（3）见解析　（4）2.9（2.8～3.2都对）　3.1　（2.8～3.5都对）

4.（2019·江苏省南通市、泰州市高三第一次模拟考试）用如图7所示的电路测量电池的电动势和内阻，定值电阻R1＝16Ω。

图7

（1）闭合开关S时，电压表V1无读数，电压表V2有读数，经检查发现存在断路故障，则该故障可能在________（填“ab”“bc”或“cd”）两点间。

（2）排除故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器，记录多组电压表的示数U1、U2，如下表所示。

请根据表中数据在图乙中作出U2－U1图象。

U2/V

5.0

4.5

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

U1/V

0.66

1.00

1.33

1.88

2.00

2.32

2.68

（3）由图象可知，电源电动势E＝__________V，内阻r＝__________Ω。

（结果均保留2位有效数字）

（4）实验中，产生系统误差的主要原因是________________。

解析　

（1）若ab间断路，V2表无示数。

若bc间断路，V1表有示数。

若cd间断路，满足题意。

（2）所画的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分居两侧，极个别点相距较远应舍弃。

（3）根据闭合电路欧姆定律有E＝U2＋

（R1＋r），得出U2＝－

U1＋E，图线纵截距等于电动势E＝6.0V，斜率k＝－

＝－1.5，得出r＝8.0Ω。

（4）由于电压表V1分流，表达式E＝U2＋

（R1＋r）中，

表示干路电流存在系统误差。

答案　

（1）cd　

（2）见解析图　（3）6.0（5.9～6.1均正确）　8.0（7.9～8.1均正确）　

（4）电压表V1分流

5.（2018·江苏南通等六市第一次调研）测量某电源电动势和内阻，提供如下实验

器材：

A.待测电源（电动势约12V、内阻约1Ω、最大允许电流2A）

B.电流表A（量程1A）

C.电流表G（量程1mA、内阻约50Ω）

D.电阻箱（0～99999.9Ω）

E.滑动变阻器（0～20kΩ）

F.滑动变阻器（0～1kΩ）

H.滑动变阻器（0～50Ω）

J.定值电阻（阻值5Ω）

K.定值电阻（阻值100Ω）

L.开关、导线若干

图8

（1）将电流表G改装成电压表，需要测量电流表内阻Rg，实验小组采用如图8甲所示的电路，实验步骤如下：

①连接好电路，闭合开关S1前，变阻器R1的滑片移到________（选填“最左端”或“最右端”）。

②闭合S1，断开S2，调节R1使电流表G满偏。

③闭合S2，保持R1阻值不变，调节电阻箱R2的阻值，使得电流表G半偏，读出电阻箱示数R，则电流表G的内阻Rg＝________。

（2）将电流表G改装成量程为15V的电压表，已测得Rg＝52.0Ω，则与电流表G串联的电阻箱R2的取值应为________Ω。

（3）用图乙电路测电源电动势和内阻，滑动变阻器R3选用________，定值电阻R0选用________。

（选填器材序号）

（4）根据实验测得数据作出电压表读数U与电流表A读数I间的关系图象（图象未画出），由图象读出I＝0时U＝12.1V，图线斜率绝对值为5.9V/A，则电源电动势E＝________V，电源内阻r＝________Ω。

解析　

（1）变阻器R1的滑片移到最左端时接入电路的电阻最大，故闭合开关S1前，变阻器R1的滑片移到最左端，闭合S2，电阻箱R2与电流表G并联，当电流表G半偏时，即电流表中电流为原来的一半，则另一半电流流过电阻箱R2，电阻箱R2与电流表G中电流相同，故电阻值也相等。

故分别填最左端和R。

（2）将电流表G改装成量程为15V的电压表后，表的总电阻R＝

＝

Ω＝1.5×104Ω，与电流表G串联的电阻箱R2＝R－Rg＝14948.0Ω。

（3）滑动变阻器的总阻值小，便于精细调节，故选H，因电流表量程为1A，定值电阻若选100Ω，则测量电流的大小及大小变化范围就非常小，故定值电阻应

选J。

（4）将定值电阻等效为电源内阻，I＝0时，路端电压即为电动势E＝U＝12.1V，图线斜率绝对值为等效内阻的大小，则电源实际内阻为r＝5.9Ω－5Ω＝0.9Ω。

答案　

（1）最左端　R　

（2）14948.0　（3）H　J（4）12.1　0.9

6.（2019·江苏扬州四模）实验室有下列器材：

灵敏电流计G（内阻约为50Ω）；

电压表V（0～3V，内阻约为10kΩ）；

电阻箱R1（0～9999Ω）；

滑动变阻器R2（0～100Ω，1.5A）；

旧干电池一节；导线开关若干。

（1）某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图9甲所示，测得电压表示数为

2V，灵敏电流计示数为4mA，电阻箱旋钮位置如图乙所示，则灵敏电流计内阻为________Ω。

图9

（2）为将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R1的阻值调为________Ω。

调好后连接成如图丙所示的电路测干电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出了几组电压表和电流计的示数如下表，请在图10所示的坐标系中作出合适的IG－U图线。

IG/mA

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

U/V

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

图10

（3）由作出的IG－U图线求得干电池的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω。

解析　

（1）由图乙所示电阻箱可知，电阻箱示数为

R1＝0×1000Ω＋4×100Ω＋5×10Ω＋5×1Ω＝455Ω，

由欧姆定律可得Rg＋R1＝

＝

Ω＝500Ω，

电流计内阻为Rg＝（500－455）Ω＝45Ω。

（2）将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍，并联电阻阻值R＝

＝

＝5Ω；

根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象，图象如图所示。

（3）由图示电源IG－U图象可知，图象与横轴交点坐标值为1.4，电源电动势E＝1.4V，电流表内阻RA＝

＝

Ω＝4.5Ω，图象斜率倒数k＝

＝

Ω＝20Ω，

电源内阻r＝k－RA＝（20－4.5）Ω＝15.5Ω。

答案　

（1）45　

（2）5　如解析图所示　（3）1.4　15.5

7.小明利用如图2所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。

图2

（1）如图2中电流表的示数为________A。

（2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：

U（V）

1.45

1.36

1.27

1.16

1.06

I（A）

0.12

0.20

0.28

0.36

0.44

请根据表中的数据，在坐标纸上作出U－I图线。

由图线求得：

电动势E＝________V；内阻r＝________Ω。

（3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合。

其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为___________________________

____________________________________________________________________。

解析　

（1）由实验装置图可知，电流表使用0.6A量程，所以读数为0.44A；

（2）描点画图，如图所示，根据U＝－Ir＋E可得电动势为E＝1.60V；图线的斜率绝对值等于内阻r＝1.22Ω；（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大。

答案　

（1）0.44　

（2）U－I图象见解析图　1.60（1.58～1.62都算对）　1.22（1.18～1.26都算对）　（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大

8.（2019·苏北四市第一次调研测试）测定一节干电池的电动势和内阻，电路如图3甲所示，MN为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，定值电阻R0＝

1.0Ω，调节滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I及对应的PN长度x，绘制了U－I图象如图乙所示。

图3

（1）由图乙求得电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。

（2）实验中由于电表内阻的影响，电动势测量值________其真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。

（3）根据实验数据可绘出

－x图象，如图丙所示。

图象斜率为k，电阻丝横截面积为S，可求得电阻丝的电阻率ρ＝________，电表内阻对电阻率的测量________（选填“有”或“没有”）影响。

解析　

（1）由闭合电路欧姆定律可知U＝E－I（r＋R0），图乙中的图象与纵坐标间的交点表示电动势，故E＝1.49V；图象的斜率的绝对值表示内电阻，则r＋R0＝

Ω，解得r＝1.45Ω－1.0Ω＝0.45Ω。

（2）由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U－I图象如图所示，

由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。

（3）根据欧姆定律可知，电阻R＝

＝

，则可知k＝

，解得ρ＝kS；若考虑电表内阻，则图象的斜率不变，所以得出的电阻率没有影响。

答案　

（1）1.49　0.45　

（2）小于　（3）kS　没有

9.（2018·江苏单科，10）一同学测量某干电池的电动势和内阻。

（1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。

请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。

图8

（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的

数据见下表：

R/Ω

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

I/A

0.15

0.17

0.19

0.22

0.26

/A－1

6.7

6.0

5.3

4.5

3.8

图9

根据表中数据，在方格纸上作出R－

关系图象。

由图象可计算出该干电池的电动势为________V；内阻为______Ω。

（3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端。

调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电压表的指针位置如图9乙所示，则该干电池的电动势应为________V，内阻应为________Ω。

解析　

（1）在连接电路前，首先要断开开关，电路中串联的电阻箱或滑动变阻器阻值要调节到最大，所以操作中存在的不妥之处是：

①开关未断开；②电阻箱阻值为零。

（2）根据测量得到的数据，利用描点法先在坐标图中画出数据点，然后用直尺过尽可能多的点画出倾斜的直线，如图所示。

对题图甲，利用闭合电路欧姆定律，可得E＝I（R＋r），变化成R＝E·

－r，对照作出的R－

图象，可知R－

图象的斜率等于电池的电动势，可得E＝1.4V，R－

图象在纵轴的截距的绝对值等于电池的内阻，可得r＝1.2Ω。

（3）根据电压表的读数规则，题图乙中电压表读数U＝66mV，由题述知I＝0.33A，根据欧姆定律可得电流表内阻RA＝

＝0.2Ω。

对题图甲，考虑到电流表内阻，利用闭合电路欧姆定律，可得E＝I（R＋r＋RA），变化成R＝E·

－（r＋RA），对照作出的R－

图象，可知R－

图象的斜率等于电池的电动势，可得E＝1.4V；

R－

图象在纵轴的截距的绝对值等于电池的内阻与电流表内阻之和，可得电池的内阻为1.0Ω。

答案　

（1）①开关未断开；②电阻箱阻值为零。

（2）见解析图　1.4（1.30～1.44都算对）　1.2（1.0～1.4都算对）

（3）1.4[结果与

（2）问第一个空格一致]　1.0[结果比

（2）问第二个空格小0.2]

10.（2018·扬州第一学期期末）利用如图10所示的实验装置测量两节干电池组成的电源的电动势和内电阻。

图10

（1）请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接。

（2）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

（3）根据U－I图象，可得该电池组的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。

（结果均保留2位有效数字）

（4）本实验存在系统误差，原因是________________（选填“①电压表分流”或“②电流表分压”前面的序号），由此造成电源内阻测量值________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。

解析　

（1）测电源的电动势和内电阻，应采用电流表内接法，实物连接图如图

所示。

（2）在U－I坐标内，描点连线，如图所示。

（3）图象在纵轴的截距等于电源电动势，斜率的绝对值等于内阻。

故E＝3.0V，r＝1.0Ω。

（4）本实验存在系统误差，原因是电压表分流，使得电流表示数小于干路电流；外电路短路时，电压表分流为零，实际电流等于电流表电流，电压越大，电压表分流越多，实际电流大于电流表电流越多，图象斜率的绝对值将越大，由此造成电源内阻测量值小于真实值。

答案　

（1）见解析图　

（2）见解析图　（3）3.0　1.0

（4）①　小于