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文档介绍
专题64 测量电源电动势和内阻实验—七年高考(2011-2017)物理试题分项精析版
1.【2011·四川卷】为测量一电源的电动势及内阻 (1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表 A.量程为1V、内阻大约为1kΩ的电压表V1 B.量程为2V、内阻大约为2kΩ的电压表V2 C.量程为3V、内阻为3kΩ的电压表V3 选择电压表_____串联_____kΩ的电阻可以改装成量程为9V的电压表。 (2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号V1 、V2 或V3 与一个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在虚线框内画出电源电动势及内阻的实验原理电路图。 (3)根据以上实验原理电路图进行实验,读出电压表示数为1.50V时、电阻箱的阻值为15.0Ω,电压表示数为2.00V时,电阻箱的阻值为40.0Ω,则电源的电动势E=_____V、内阻r=_____Ω。 【答案】(1)V3;6;(2)电路如图所示:(3)7.5,10 (2)实验原理电路图,如图: (3)电压表示数为1.50V时,改装电压表的示数为4.50V,即加在电阻箱上的电压是4.50V,根据闭合电路的欧姆定律,同理有,连立二式解得. 【考点定位】测量电源电动势和内阻实验 2.【2011·上海卷】实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表内阻的电路如图所示。供选择的仪器如下: ①待测电流表(,内阻约300Ω),②电流表 (,内阻约100Ω),③定值电阻(300Ω),④定值电阻(10Ω),⑤滑动变阻器 (Ω),⑥滑动变阻器 (Ω),⑦干电池(1.5V),⑧电键S及导线若干。 (1)定值电阻应选 ,滑动变阻器应选 。(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图。 (3)补全实验步骤: ①按电路图连接电路, ; ②闭合电键S,移动滑动触头至某一位置,记录,的读数,; ③ ; ④以为纵坐标,为横坐标,作出相应图线,如图所示。 (4)根据图线的斜率及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式 。 【答案】(1)③,⑥ (2)见图 (3)①将滑动触头移至最左端(写最小给分,最大不给分) ③多次移动滑动触头,记录相应的,读数(4) 【解析】(1)器材选择:定值电阻要和待测电流表内阻接近,因为电流表G2的量程是待测电流表G1的2倍;滑动变阻器的电阻不要太大.故定值电阻选③,滑动变阻器选⑥. (2)连接实物图如图所示. 【考点定位】测量电表内阻实验,伏安法测电阻。 3.【2012·福建卷】某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E。 ①先直接用多用电表测定该电池电动势。在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为____V。 ②然后,用电压表、电阻箱R、定值电阻、开关S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势。 (i)根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路。 (ii)闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表相应示数U。该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的R、U数据,并计算出相应的1/R与1/U的值。请用表中数据在坐标纸上描点,并作出1/U-1/R图线。 (iii)从图线中可求得E= 全*品*高*考*网, 用后离不了!V. 【答案】①9.0;②(i)如图所示;(ii)如图所示;(ⅲ)9.5~11.1 【考点定位】电动势测量 4.【2012·重庆卷】某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如图所示。 ①测量E和r的实验方案为:调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式___________,利用测量数据作出U-I图像,得出E和r。 ②将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在图3中用笔画线代替导线连接电路。 ③实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图像如图中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知: 在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势___________(填“增大”“减小”或“不变”),电源内阻________(填“增大”“减小”或“不变”)。 曲线(c)对应的电源电动势E=_____________V,内阻r=____________Ω,当外电路总电阻为2500Ω时,该电源的输出功率P=_____________mW.(均保留三位有效数字) 【答案】①;②如图所示; ③不变,增大,0.975,478,0.268 【解析】①根据闭合电路的欧姆定律,. ②如图所示. 【考点定位】本题考查测定电池的电动势和内阻的实验及其相关知识 5.【2013·新课标全国卷Ⅰ卷】某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有: 多用电表; 电压表:量程5V,内阻十几千欧; 滑动变阻器:最大阻值5kΩ; 导线若干。 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔 ,调零点。 (2)将图((a)中多用电表的红表笔和 (填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为 kΩ和 V。 (4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00 V。从测量数据可知,电压表的内阻为____ kΩ。 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为 ___ V,电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为 kΩ。 【答案】 (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0 【考点定位】 万用表的原理和读数、电压表的读数、中值电阻、闭合电路欧姆定律。 6.【2013·浙江卷】采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”。 (1)除了选用照片中的部分器材外, 填选项( ) A.还需要电压表 B.还需要电流表 C.还需要学生电源 D.不在需要任何器材 (2)测量所得数据如下 用作图法求得电池的内阻r= ; (3)根据第5组所测得的实验数据,求得电流表内阻RA= 。 【答案】 (1)A (2)如图所示, (3)0.22 【解析】(1)对照电路图,会发现缺少电压表; (2)根据闭合电路欧姆定律,有E=U+Ir,变形得到:U=-rI+E,作出U-I图,如图所示 【考点定位】测定电源的电动势及内阻。 7.【2014·北京卷】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是图中的________(选项“甲”或“乙”)。 (2)现有电流表(0—0.6A),开关和导线若干,以及以下器材: A.电压表(0—15V) B.电压表(0—3V) C.滑动变阻器(0—50Ω) D.滑动变阻器(0—500Ω)[ 实验中电压表应选用________,滑动变阻器应选用__________(选填相应器材前的字母)。 (3)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2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。 (4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=____V,内电阻r=_____[。 (5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U以及干电池的输出功率P都会发生变化,图3的各示意图中正确反映P—U关系的是____[ 【答案】(1)甲图 (2)B、C(3)如图所示 (4)1.5 0.83(5)C (4)在(3)中图线中,U轴上的截距为该电源的电动势1.5V,图线的斜率为该电源的内阻。 (5)当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时,电源的输出功率最大,即电源的输出功率随着U先变大再变小,A、B错误;输出功率与路端电压的关系可以表示为:,由数学知识可得C正确,D错误。 【考点定位】考查了电源电动势和内阻的测量。 8.【2014·新课标全国卷Ⅰ】利用如图所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有: 待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9Ω),电阻R0(阻值为3.0),电阻R1(阻值为3.0Ω),电流表(量程为200mA,内阻为RA=6.0Ω),开关。 实验步骤如下: ①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关; ②多次调节电阻箱,记下电流表的示数和电阻箱对应的阻值; ③以为纵坐标,R为横坐标,作图线(用直线拟合); ④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。 回答下列问题 (1)分别用和表示电源的电动势和内阻,则与的关系式为 。 (2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻 时电流表的示数如图(b)所示,读出数据,完成下表。答:① ,② 。 R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 I/A 0.143 0.125 ① 0.100 0.091 0.084 0.077 I-1/A-1 6.99 8.00 ② 10.0 11.0 11.9 13.0 (3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率= A-1Ω-1,截距= A-1。 (4)根据图线求得电源电动势= V,内阻= Ω。 【答案】(1) (2)0.110 9.09(3)图线如下 ,(4), 【解析】(1)电流表和电阻并联构成大量程电流表,电流表读数为,根据,可得电路的总电流为,大量程电流表电阻为,电路总电阻为,电流,所以 【考点定位】测量电源电动势和内阻实验探究 【方法技巧】电动势和内阻的测量关键是理解原理,从原理出发即闭合电路的欧姆定律,得出图像的函数关系,利用图像求解电动势和内阻。 9.【2014·全国大纲卷】现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有:电流表,内阻为1.00Ω;电压表;阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5;开关S;一端连有鳄鱼夹P的导线1,其他导线若干。某同学设计的测量电路如图(a)所示。 (1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端。 (2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。 数据如下表所示。根据表中数据,在图(c)中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出U-I图线。 (3)根据U-I图线求出电源的电动势E= V,内阻r= Ω。 【答案】 (1)如图所示;(2)如图所示;(3)2.90(2.89~2.91之间均可),1.02(0.93~1.13之间均可) 【考点定位】本题主要考查了测电源电动势和内阻的实验问题,属于中挡题。 10.【2014·福建卷】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,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计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,R0是标称值为4.0Ω的定值电阻。 (1)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100μA、内阻rg=2.0kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只 Ω(保留一位小数)的定值电阻R1; (2)根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路; (3)某次试验的数据如下表所示:该小组借鉴“研究匀变速直线运动”试验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r= Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 。 (4)该小组在前面实验的基础上,为探究图甲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.R1的实际阻值比计算值偏小 D.R0的实际阻值比标称值偏大 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压表V读数U/V 5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 改装表A读数I/mA 20 40 60 80 100 120 140 160 【答案】(1)1.0 (2)如图所示 (3) 1.66 充分利用测得的数据 (4)CD O U I E 【考点定位】本题考查电表的改装、测量电源电动势和内阻 11.【2014·上海卷】在“DIS测电源的电动势和内阻”的实验中 (1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电建及若干导线连接成电路如图(a)所示。图中未接导线的A端应接在 点(选填:“B”、“C”、“D”或“E”)。 (2)实验得到的U-I关系如图(b)中的直线Ⅰ所示,则电池组的电动势为 V,内电阻阻值为 。 (3)为了测量定值电阻的阻值,应在图(a)中将“A”端重新连接到 点(选填:“B”、“C”、“D”或“E”),所得到的U-I关系如图(b)中的直线Ⅱ所示,则定值电阻阻值为 。 【答案】(1)C(2)2.8,2 (3)D,3 考点:测量电源电动势和内阻实验探究及拓展。 12.【2015·四川·8(2)】用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有: 电流表A1(量程0~30mA); 电流表A2(量程0~100mA); 电压表V(量程0~6V); 滑动变阻器R1(阻值0~5Ω); 滑动变阻器R2(阻值0~300Ω); 开关S一个,导线若干条。 某同学的实验过程如下: Ⅰ.设计如图3所示的电路图,正确连接电路。 Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录。以U为纵轴,I为横轴,得到如图4所示的图线。 Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤,得到另一条U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0)。 回答下列问题: ①电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ; ②由图4的图线,得电源内阻r= Ω; ③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx= ,代入数值可得Rx; ④若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围 ,电压表示数变化范围 。(选填“相同”或“不同”) 【答案】①A2,R2;②25;③-r;④相同,不同。 ④若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,电路的总电阻可变范围不变,因此电流表 的示数变化范围相同,Rx接在B、C之间时,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,而Rx接在A、B之间时,电压表测量的是滑动变阻器与Rx两端电压的和,由于对应某一滑动变阻器阻值时,电路的电流相同,因此电压表的读数不同,所以电压表示数变化范围也不同。 【考点定位】测定电源电动势和内阻、伏安法测电阻的实验 13.【2015·安徽·21II】某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器材,一个满偏电流为100μA,内阻为2500Ω的表头,一个开关,两个电阻箱()和若干导线; (1)由于表头量程偏小,该同学首先需要将表头改装成量程为50mA的电流表,则应将表头与电阻箱__________(填“串联”或者“并联”),并将电阻箱阻值调为________Ω。 (2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势和内阻进行测量,实验电路图如图1所示,通过改变电阻R测相应的电流I,并且作相关计算后一并记录如下表 ①根据表中的数据,图2中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图2中,并画出图线 ②根据图线可得电池的电动势E是________V,内阻r是_________Ω。 【答案】(1)并联 5.0 (2)①如图所示 ②1.53 2.0 考点:考查了电表的改装和测量电源的电动势和内阻实验 14.【2015·江苏·10】小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻 (1)图中电流表的示数为__________A (2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据,在答题卡的方格纸上作出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 。 【答案】(1)0.44 (2)U-I图像见解析 1. 60 (1. 58 ~ 1. 62 都算对) 1.2(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. 【考点】 测量电池的电动势和内阻 【方法技巧】 本题主要是理解测量电动势和内阻的原理,根据闭合电路的欧姆,理解U-I图像的意义,并利用由计算电动势和内阻。 15.【2015·天津·9(3)】用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约为4.5V,内电阻约为1Ω)的电动势和内电阻,除了待测电池组,电建,导线外,还有下列器材供选用; A.电流表:量程0.6A,内电阻约为1Ω B.电流表:量程3A,内电阻约为0.2Ω C.电压表:量程3V,内电阻约为30kΩ D.电压表:量程6V,内电阻约为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_______,电压表选用_______,滑动变阻器选用_______(均填仪器的字母代号) ②右图为正确选择仪器后,连好的部分电路,为了使测量误差尽量小,还需要在电路中用导线将_______和_______相连、_______和_______相连、_______和_______相连(均填仪器上接线柱的字母代号) ③实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验,实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U;用图像法处理采集到数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以_______为纵坐标,以_______为横坐标 【答案】①ADF②ad cg fh③ 或U 或 R(横纵坐标互换亦可) 考点:测定电池的电动势和内阻实验 16.【2013·安徽卷】根据闭合电路欧姆定律,用图1所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的。根据实验数据在—R坐标系中描出坐标点,如图2所示。已知R0=150V,请完成以下数据分析和处理。 (1)图2中电阻为 Ω的数据点应剔除; (2)在坐标纸上画出—R关系图线; (3)图线的斜率是 (V-1·Ω-1),由此可得电池电动势Ex= V。 【答案】 (1)80 (2)如图所示 (3)0.00444 1.50 【考点定位】闭合电路欧姆定律、测定电池的电动势和内电阻实验的实验原理,图象法处理实验数据。 17.【2016·四川卷】用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。 实验主要步骤: (i)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关; (ii)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I; (iii)以U为纵坐标,I为横坐标,作U–I图线(U、I都用国际单位); (iv)求出U–I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。 回答下列问题: (1)电压表最好选用_____;电流表最好选用_____。 A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ) B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ) C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω) D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω) (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_____。 A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱 B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱 C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端的接线柱 D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端的接线柱 (3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______,r=______,代入数值 可得E和r的测量值。 【答案】(1)A、C (2)C (3)ka; 考点:测量电源的电动势和内阻 【名师点睛】此实验是课本上的测量电源的电动势和内阻实验的改进实验;与课本实验不同的地方就是加了两个保护电阻;仪器的选择要考虑实验的误差因素,比如此实验产生误差的是电压表的分流作用,故选择电压表时要尽量用内阻较大的电压表. 18.【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ,电阻R1=9.0 kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。 ①按图示电路进行连接后,发现、和三条导线中,混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的,将电建S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、间电压,读数不为零,再测量、间电压,若读数不为零,则一定是________导线断开;若读数为零,则一定是___________导线断开。 ②排除故障后,该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V,内阻r=__________Ω。 【答案】① ②1.41(1.36~1.44均可) 0.5(0.4~0.6均可) 【考点定位】实验——用伏安法测干电池的电动势和内阻 【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么,闭合电路的欧姆定律是核心。查看更多