高考物理实验精选百题解析专题13电动势和内阻的测量

高考物理实验精选百题解析专题13电动势和内阻的测量

高考物理 实验精选百题解析 专题 13 电动势和内阻的测量 1 ． (11 分 ) （ 2013 长 春 市 四 模 ） 用 电 阻 箱 、 多 用 电 表 、 开 关 和 导 线 测量两节干电池的电动势和内阻。 （1）将图甲中的实物连接成可完成实验的电路。 （2）完成以下实验步骤的相关内容。 ①将多用电表的选择开关旋转至 （填 “×1Ω”、“直流电压 2.5V”、“直流电流 100mA”）档。 ②调节电阻箱，示数如图乙所示。读得电阻值 R1= Ω。 ③合上开关，从多用电表上读得数值为 x1。 ④重复②③，收集多组 R 和 x 的数据。 （3）某同学根据自己设计的实验以及收集到的数据，作出了如图丙所示的 1R x  （x 取国际单位）图象，由此可近似求出以下物理量，则下列选项正确的是 A．测得电源的电动势 E=1.5V B．测得电源的电动势 E=3.0V C．图象纵轴截距的绝对值代表电源的内阻值 D．图象纵轴截距的绝对值代表电源内阻和电表内阻的阻值之和 2（18 分）（2013 北京市西城区模拟）在实验室测量两个直流电源的电动势和内电阻。电源 甲的电动势大约为 4.5V，内阻大约为 1.5Ω；电源乙的电动势大约为 1.5V，内阻大约为 1Ω。 由于实验室条件有限，除了导线、开关外，实验室还能提供如下器材： A. 量程为 3V 的电压表 V B. 量程为 0.6A 的电流表 A1 C. 量程为 3A 的电流表 A2 D. 阻值为 4.0Ω的定值电阻 R1 E. 阻值为 100Ω的定值电阻 R2 F. 最大阻值为 10Ω的滑动变阻器 R3 G. 最大阻值为 100Ω的滑动变阻器 R4 （1）选择电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器等器材，采用图 1 所示电路测量电源 甲的电动势和内电阻。 ①定值电阻应该选择 （填 D 或者 E）；电流表应该选择 （填 B 或者 C）； 滑动变阻器应该选择 （填 F 或者 G）。 A V 图 1 定值电阻 滑动变阻器 ②分别以电流表的示数 I 和电压表的示数 U 为横坐标和纵坐标，计算机拟合得到如 图 2 所示 U—I 图象，U 和 I 的单位分别为 V 和 A，拟合公式为 U=﹣ 5.6I+4. 4。则电源甲 的电动势 E = V；内阻 r = Ω（保留两位有效数字）。 ③ 在 测 量 电 源甲的电动势和内电阻的实验中，产生系统误差的主要原因是 A. 电压表的分流作用 B. 电压表的分压作用 C. 电流表的分压作用 D. 电流表的分流作用 E. 定值电阻的分压作用 （2）为了简便快捷地测量电源乙的电动势和内电阻，选择电压表、 定值电阻等器材，采用图 3 所示电路。 ①定值电阻应该选择 （填 D 或者 E）。 ②实验中，首先将 K1 闭合，K2 断开，电压表示数为 1.48V。 然后将 K1、K2 均闭合，电压表示数为 1.23V。则电源乙电 动势 E = V；内阻 r = Ω（小数点后保留两位小数）。 【答案】（1）①D 【2 分】；B 【2 分】；F 【2 分】 ② 4.4 【2 分】；1.6 【2 分】③A 【2 分】 V 图 3 定值电阻 K1 K2 I U 图 2 3（2013 北京市丰台区二模）图 1 是利用两个电流表 A1（微安表）和 A2（毫安表）测量 干电池电动势 E 和内阻 r 的电路原理图。图中 S 为开关。R 为滑动变阻器，固定电阻 R l 和 A1 内阻之和为 l0000Ω（比 r 和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2 为理想电流表。 ①按电路原理图在图 2 虚线框内各实物图之间画出连线。 ②在闭合开关 S 前，将滑动变阻器的滑动端 c 移动至_____（填“a 端”、“中央”或“b 端”）。 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 A1 和 A2 的示数 I1 和 I2。多次改变滑动端 c 的位置，得到的数据为 A1 A2 E r S R1 R b c a 图 1 +E，r A S A1 R A A2 R1 图 2 在图 3 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。 ④利用所得曲线求得电源的电动势 E=_____V，内阻 r =_____Ω。 ⑤该电路中电源输出的短路电流 Im=_____A。 答案： ①如图 （2 分，错一条线不得分） ②b 端 （2 分） ③如图 （2 分，必须有描点，不描点不得分） ④1.49（1.48～1.50）（2 分） 0.60（0.55～0.65）（2 分） ⑤2.4（2.3～2.7）（2 分） （提示：把 R1 和 A1 整体等效为一个电压表，测量路端电压） 4．(10 分) (2013 浙江省湖州市二模) 为了测量一电池组的电动势 E 和内阻 r，实验步骤如 下： ①图 a 为连接好的实物图，将滑动变阻器滑片移到最右端，正确 使用电阻箱并调节电 I1（mA） 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145 I2（mA） 480 400 320 232 140 68 I1/μA 160 150 140 130 120 1100 100 200 300 400 500 I2/mA 图 3 阻箱旋钮至图 c 所示位置； ②闭合电键，保持电阻箱读数不变，移到滑动变阻器的 滑片，记录电压表和电流表的 读数，并重复实验测得多组数据； ③断开电键，拆除线路，整理器材； ④根据实验记录数据进行数据处理。 回答下列问题： (1)根据实物图 a，请你用正确符号在答题纸对应的虚线框中画出实验电路图； (2)根据图 c，读出电阻箱接入电路的阻值大小为 ▲ Ω； (3)根据电压表和电流表的读数，建立 U－I 坐标系，描出相应的数据点，如图 d 所示； 请你在答题纸对应坐标系中绘出 U－I 图像，根据图像，求出该电池组的电动势 E= ▲ V 和内阻 r= ▲ Ω。 答案．(10 分) (1)实验电路图(2 分)； 图 a 图 b 图 c 图 d (2) ___2.5___Ω(2 分)； (3) U－I 图象(2 分)； E=__3.00±0.1__V(2 分)， r=___3.6±0.5___Ω(2 分)。 7.（8 分）（2013 上海市闵行区二模）某研究性学习 小组欲测定一块电池的电动势 E 和内电阻 r。 （1）先直接用多用表测定该电池电动势，在 操作无误的情况下，多用表表盘示数如图 a 所示， 其示数为__________V。 （2）然后，用电压表 V、电阻箱 R、定值电阻 R0、 开关 S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池 电动势。 I．在图 b 中，根据电路图，用笔画线代替导线，将左侧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 V 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 中数据在图 c 坐标纸上描点，并作出 1/R -1/U 图线。 R() 166 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0 U(V) 8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.9 1/R(10-2-1) 0.60 1.40 2.00 3.00 4.00 5.00 1/U(V-1) 0.12 0.17 0.21 0.24 0.31 0.35 A V E、rS 图 a ＋－ 图 b III．从图线中可求得待测电池电动势 E=_______V。 8（9 分）．（2013 四川省凉山州二模）实验室有量程是 0～3A（内阻较小）的电流表和 0～3V （内阻很大）的电压表，电阻箱 R（最大值 999．9Ω），滑动变阻器 R'（0～2kΩ），固定电 阻 R1=5Ω，开关 S，导线若干，欲测量某一电源的电动势 E 和内阻 r（E 略小于 3V，内阻较 小） （1）由于电源内阻较小，要求固定电阻 R1 作为等效内阻的一部分，设计电路要求误差 尽量小，且便于操作，能达到这一要求的电路是 。 （2）用正确的实验电路图得到的实验数据，作出的图象是一条倾斜的直线，其纵截距 为 b，斜率为 k，则电动势 E= ，内阻 r= （用 b、k、R1 表示）。 9（7 分）（2013 上海市 13 校联考）某同学想测量一节旧干电池的电动势和内电阻，身边的 器材仅“一个多用电表、一个滑动变阻器（R1 可调范围 0 到 20Ω）、一个定值电阻（R2）、一 个电键（S）、导线若干”。小明利用上述器材设计了实验原理图（如图 a 所示），并进行了如 下实验步骤： ① 根据原理图，连接实验器材，且 S 断开； ② 多用电表选择“R×1”，先_________________，后红表笔接 b 端，黑表笔 c 端，记 录下 R2 示数（如图 c 所示）； ③ S 闭合，多用电表选择“直流电压 1V”档，红表笔接 b 端，黑表笔接 a 端，记录下 Uba 示数；然后红表笔接 c 端，黑表笔接 b 端，记录下 Ucb 示数； ④ _________________________，重复步骤③，至少记录六组数据； ⑤ 然后以 c、b 两端电压为横轴，b、a 两端电压为纵轴，描点并连线，画出“Uba—Ucb” 关系图（如图 b 所示）。 （1）请你完成上述操作步骤中的两处填空。 （2）由图 c 可知 R2 测量值为_________Ω，由“Uba—Ucb”图像可得旧干电池的电动势 和内电阻分别为_______V、_______Ω。（保留两位有效数字） 10(8 分) （2013 山东省淄博市一模）在一次实验技能比赛中，一同学设计了如下电路来测 电源的电动势和内阻． 该同学选好器材后，用导线将各器材连接成如图乙所示实物连线电路（图甲是其电路 原理图），其中 R0 是保护电阻． ①该同学在闭合电键后，发现电压表无示数，电流表有示数，在选用器材时，除了导线 外，其它器材经检测都是完好的，则出现故障的原因是 ，（请用接线柱 处的字母去表达）． ②该同学测量时记录了 6 组数据，并根据这些数据画出了 U—I 图线如图所示．根据图 线求出电池的电动势 E= V，内阻 r= Ω． ③若保护电阻 R0 的阻值未知，该电源的电动势 E、内电阻 r 已经测出，在图乙的电路中 只需改动一条线就可测量出 R0 的阻值．该条线 是 ，需改接为 ．改接 好后，调节滑动变阻器，读出电压表的示数为 U、 电流表示数为 I，电源的电动势用 E 表示．内电 阻用 r 表示，则 R0= ． 答案： (2) ①jd 部分断路(1 分) ②1.48；0.50（每空 2 分） ③jd；je(或 jf)； R0= E U I  -r（每空 1 分） E=U+I(r+R0),解得 R0= E U I  -r。 图甲 图乙