从近年高考实验题探究《测电源电动势和内阻》的方法

从近年高考实验题探究《测电源电动势和内阻》的方法

从高考题探究《测电源电动势和内阻》的方法 ‎　　1．利用电流表和电压表来测量 ‎　　电路图：有两种连接方式，如图1所示电流表内接法和如图2所示的电流表外接法。‎ ‎　　原理：闭合电路欧姆定律，改变外电阻R，就能测得U、I的数据，利用两组数据代入公式可求得E、r的数值，但误差较大，通常利用多组数据作出U—I图象来求解。 ‎ ‎　　误差：利用如图1所示的电路测量时，E测＜E真，r测＜r真；利用如图2所示的电路测量时，E测=E真，r测＞r真。‎ ‎　　例1（2009年安徽卷）用如图3所示的电路，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0．6A．3A）；‎ ‎　　b．电压表（量程3V、15V）‎ ‎　　c．定值电阻（阻值1、额定功率5W）‎ ‎　　d．定值电阻（阻值10，额定功率10W）‎ ‎　　e．滑动变阻器（阻值范围0～10、额定电流2A）‎ ‎　　f．滑动变阻器（阻值范围0～100、额定电流1A）‎ ‎　　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       的定值电阻，R应选择阻值范围是          的滑动变阻器。‎ ‎　　（2）引起该实验系统误差的主要原因是                             。‎ ‎　　2．利用一只电流表和电阻箱来测量 ‎　　电路图：如图6所示。‎ ‎　　原理：由闭合电路欧姆定律。改变电阻箱的阻值R就能得到R、I数据，利用两组数据就能求得E、r，或利用多组数据作图象来求解。‎ ‎　　误差：E测=E真，r测＞r真 ‎　　例4（2006年江苏卷）现在按图7所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约 1．5V）和内阻r（约20Ω），可供选择的器村如下：‎ ‎　　电流表、（量程0～500μA，内阻约为 500Ω），滑动变阻器 R（阻值0～100Ω），额定电流1．0A），定值电阻R1（阻值约为100Ω），电阻箱R2、R3（阻值0～999．9Ω）），开关、导线若干。‎ ‎　　由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图8所示的电路进行测量。‎ ‎ 　　（1）电流表的内阻按图8电路测量，以下给出了实验中必要的操作。‎ ‎　　A．断开S1‎ ‎　　B．闭合S1、S2 ‎ ‎　　C．按图8连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R2调至最大 ‎　　D．调节R2，使的示数为I1，记录R2的值。 ‎ ‎　　E．断开S2，闭合S3 ‎ ‎　　F．调节滑动变阻器R，使、的指针偏转适中，记录的示数I1 ‎ ‎　　请按合理顺序排列实验步骤（填序号）：              。‎ ‎　　（2）将电流表（较小量程）改装成电流表（较大量程）。‎ ‎ 　　如果（1）中测出的内阻为468．0W，现用R2将改装成量程为20mA的电流表，应把R2调为        W并与A2并联，改装后电流表的内阻RA为         。‎ ‎　　（3）利用电流表、电阻箱R3测电池的电动势和内阻 ‎　　用电流表、电阻箱R3及开关 S按图7所示电路测电池的电动势和内阻。实验时，改变R3的值，记录下电流表的示数I，得到若干组R3、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电池的电动势E和内阻r。 ‎ ‎　　①请写出与你所作线性图象对应的函数关系式            。‎ ‎　　②请在虚线框内的坐标中作出定性图象（要求标明两上坐标轴所代表的物理量，用符号表示）‎ ‎　　③图中          表示E，图中            表示r。‎ ‎　　例5　请从下列器材中选择适当仪器设计一个电路，要求用此电路既能测量待测电阻Rx的电阻（约500Ω），又能测量电源E的电动势。‎ ‎　　a．待测定值电阻Rx：阻值约500Ω     ‎ ‎　　b．滑动变阻器R1：总阻值1000Ω ‎　　c．电阻箱R2：最大阻值999．9Ω       ‎ ‎　　d．电阻箱R3：最大阻值99．9Ω ‎　　e．电流表A：量程3mA，内阻约50Ω ‎　　f．电源E：电动势约为3V，内阻很小但不可忽略 ‎　　g．单刀双掷开关及导线若干 ‎　　（1）实验中应选取的器材有：                （填写器材前面的字母序号）‎ ‎　　（2）请在虚线框中画出实验电路图 ‎  ‎ ‎ 　　（3）在测出电阻Rx的值后（记为Rx），再利用此电路测量电源E的电动势。还需用测量的物理量有：                     ，用所测的物理量表示电源E的电动势为                           。‎ ‎　　 　‎ ‎　例7（2008年全国卷Ⅰ）一直流电压表，量程为1 V，内阻为1000Ω。现将一阻值为5000～7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程。为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为6～7 V，内阻可忽略不计），一阻值R2=2000Ω的固定电阻，两个单刀开关S1．　S2及若干导线。‎ ‎ ‎ ‎ 　　（1）为达到上述目的，将答题卡上对应的图连成一个完整的实验电路图。‎ ‎ 　　（2）连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0．90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0．70 V。由此可以计算出改装后电压表的量程为        V，电源电动势为         V。‎ ‎　1.（2017广州模拟）.（1）如图甲，是多用电表简化电路图，作为电压表使用时，选择开关应接 ；作为欧姆表使用时，选择开关应接 。（填1、2或3）‎ 使用时，电流一定从 端流入多用电表（填A或B）‎ ‎（2）利用多用电表和电阻箱测量电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱，记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I，作出R——1/I的图线如图丙。由图丙可求得电动势E= V，内阻r= 。（结果均保留2位有效数字）‎ 忽略偶然武昌，本实验测得的E测、r测与真实值比较：E测 E真，r测 r真。（选填“<”、“=”或“>”）‎ ‎．2．为了测定电源电动势E、内电阻r的大小并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图甲 所示的电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R，电压表的示数U1，电压表的示数U2。根据记录数据计算出流过电阻箱的电流I，分别描绘了a、b两条UI图线，如图乙所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)写出流过电阻箱的电流I的表达式：________________________________。‎ ‎(2)小灯泡两端电压随电流变化的图象是________(选填“a”或“b”)。‎ ‎(3)根据图乙可以求得电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω，该电路中小灯泡消耗的最大功率为______ W。‎ ‎5、（2016全国理综III丙卷）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。‎ ‎（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。‎ ‎（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：‎ A.适当增加两导轨间的距离 B.换一根更长的金属棒 C.适当增大金属棒中的电流 其中正确的是（填入正确选项前的标号）‎ ‎6．（8分）.(2016江苏高考物理)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系．已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω，R随t的升高而增大．实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温值．‎ 实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，…．然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的实数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，…． ‎ ‎（1）有以下两电流表，实验电路中应选用.‎ ‎（A）量程0~100 mA，内阻约2Ω ‎（B）量程0~0.6 A，内阻可忽略 ‎（2）实验过程中，要将电阻箱的的阻值由9.9 Ω调节至10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是.‎ ‎①将旋钮a由“0”旋转至“1”‎ ‎②将旋钮b由“9”旋转至“0”‎ ‎③将旋钮c由“9”旋转至“0”‎ ‎（3）实验记录的t和R的数据见下表“‎ 请根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出R—t图象.‎ 由图线求得R随t的变化关系为R= 。‎ ‎7. .( 2016湖北七市(州)联考)（９分）材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小．若图１为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中ＲＦ、Ｒ０分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值．为了测量压力Ｆ，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值ＲＦ．‎ 请按要求完成下列实验．‎ ‎（１）设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图２的虚线框内画出实验电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为０．４×１０２～０．８×１０２Ｎ，不考虑压力对电路其它部分的影响），要求误差较小，提供的器材如下：‎ Ａ．压敏电阻，无压力时阻值Ｒ０＝６０００Ω　　　　‎ Ｂ．滑动变阻器Ｒ，全电阻约２００Ω Ｃ．电流表! ，量程２．５ｍＡ，内阻约３０Ω ‎ Ｄ．电压表! ，量程３Ｖ，内阻约３ｋΩ Ｅ．直流电源Ｅ，电动势３Ｖ，内阻很小Ｆ．开关Ｓ，导线若干 ‎（２）正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是１．３３ｍＡ，电压表的示数如图３所示，则电压表的读数为_______Ｖ．‎ ‎（３）此时压敏电阻的阻值为________Ω；结合图１可知待测压力的大小Ｆ＝________ Ｎ．‎ ‎（计算结果均保留两位有效数字）‎ ‎8．(2016·云南联考)有一个小灯泡上标有“4.8 V　2 W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线。有下列器材可供选用：‎ A．电压表(0～3 V，内阻3 kΩ)‎ B．电压表(0～15 V，内阻15 kΩ)‎ C．电流表(0～‎0.6 A，内阻约1 Ω)‎ D．定值电阻R1＝3 kΩ E．定值电阻R2＝15 kΩ F．滑动变阻器R(10 Ω，‎2 A)‎ G．学生电源(直流6 V，内阻不计)‎ H．开关、导线若干 ‎(1)实验中所用电压表应选用________，定值电阻应选用________(均用序号字母填写)。‎ ‎(2)为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在虚线框内画出满足实验要求的电路图。‎ ‎ (3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是________，下面四个图象中可能正确的是________。‎