专题38 测定电源的电动势和内阻（练）-2019年高考物理一轮复习讲练测

专题38 测定电源的电动势和内阻（练）-2019年高考物理一轮复习讲练测

‎ ‎ 第38讲 测定电源的电动势和内阻—练 ‎1．为测量一节干电池的电动势E和内阻r，实验室提供有以下器材：一个满偏电流为1mA、内阻为250Ω的电流表G；一个开关；两个电阻箱(0～99.99Ω)和若干导线。某同学设计了图甲的电路进行测量：‎ ‎（1）由于电流表G的量程较小，首先将G改装成量程为100mA的电流表，则电阻箱的阻值应调为____Ω。‎ ‎（2）改变电阻箱R的值，读出R与对应表头的示数。当R的值为26.10Ω时，G的示数为0.50mA；当R的值为14.70Ω时，G的示数为0.80mA；可求得电池的电动势E=_____V，内阻r=____Ω。‎ ‎（3）如图乙所示，用一量程为0.1A，内阻为5.0Ω的标准电流表A对改装的100mA电表进行校准，校准时需选取的刻度为20mA～100mA。用该干电池供电，则定值电阻应选用下列的________；滑动变器R′应选用下列的_________。(填选项前字母)‎ A．5Ω B．10Ω C．50Ω D．100Ω ‎（4）若校对中发现改装的电表的示数总略小于标准电流表A的示数，可采用的校正措施是________(选填“减小”或“增大”)的阻值。‎ ‎【答案】 2.53 1.52 1.80 A D 增大 ‎，联立解得：，（3）改装后电流表内阻：，作为保护电阻，电流最大时，电路总电阻约为：‎ ‎，解得：，故应选A，电路电流最小时，，故应选D；（4）发现改装的电表的示数总略小于标准电流表A的示数，说明流过G的电流较小，故应增大的电阻，从而让流过的电流减小，流过G的电流增大，减小误差。‎ ‎【点睛】根据电流表的改装原理，并联一个小电阻，由电压相等，求出并联的电阻的阻值；分析电路的连接方式，根据闭合电路的欧姆定律求出电源的电动势和内阻，根据校对原理进行分析即可。‎ ‎2．某同学用如图甲所示的实验电路做“测定电源的电动势和内阻”实验，现备有以下器材：‎ A．干电池1节 B．滑动变阻器(0～50 Ω)‎ C．电压表(0～3 V)‎ D．电压表(0～15 V)‎ E．电流表(0～0.6 A)‎ F．电流表(0～3 A)‎ ‎（1）其中电压表应选________，电流表应选________；（填字母）‎ ‎（2）该同学测量时记录了5组数据，并将数据填入以下表格中．请你根据这些数据在图乙坐标系中画出U-I图线，根据图线求出电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω；‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ I/A ‎0.15‎ ‎0.25‎ ‎0.36‎ ‎0.45‎ ‎0.56‎ U/V ‎1.40‎ ‎1.35‎ ‎1.30‎ ‎1.25‎ ‎1.20‎ ‎（3）该同学对以上实验的系统误差和导致的结果进行了分析，其中正确的是______．（填字母）‎ A．主要是由电流表的分压引起的 B．主要是由电压表的分流引起的 C．内阻测量值大于真实值 D．电动势测量值小于真实值 ‎【答案】 C； E； 1.48 BD ‎（3）在测量电源的电动势和内阻时，电压表测量电源的外电压准确，电流表测量通过电源的电流偏小，因为电压表起分流作用，作出U-I图线实际图线和测量图线如图所示，知电动势的测量值偏小，内电阻的测量值偏小．故AC错误，BD正确．‎ ‎3．图甲为某同学测量某一电源的电动势和内电阻的电路图，其中虚线框内为用毫安表改装成双量程电流表的电路。已知毫安表的内阻为10Ω，满偏电流为100mA，电压表V量程为3V， 、、为定值电阻，其中的=3Ω.‎ ‎(1)若使用a和b两个接线柱，电流表量程为0.6A；若使用a和c两个接线柱，电流表量程为3A。由题中条件和数据，可求出=______Ω， =_______Ω。‎ ‎(2)实验步骤：‎ ‎①按照原理图连接电路；‎ ‎②开关拨向b，将滑动变阻器R的滑片移动到______端(填“左”或“右”)，闭合开关；‎ ‎③多次调节滑动变阻器的滑片，记下相应的毫安表的示数I和电压表示数U。‎ ‎(3)数据处理：‎ ‎①利用实验测得的数据画成了图乙所示的U-I图象；‎ ‎②由图象得电源的电动势E=_______V，内阻r=________Ω(结果均保留2位有效数字)‎ ‎【答案】 0.4 1.6 左 3.0 1.5‎ ‎4．实验小组的同学在实验室发现了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，于是设计了如图甲所示的电路进行实验探究，其中NM为电阻丝，R0是阻值为1.0Ω的定值电阻。实验中调节滑动变阻器的滑片P，记录电压表示数U，电流表示数1及对应的PN长度x，绘制了U-I图线如图乙所示。‎ ‎(1)由图乙求得电池的电动势为E=______V， 内电阻为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)根据实验数据可绘制图像，如图丙所示，图像斜率为k，电阻丝横截面积为S，可求得电阻丝的电阻率为ρ=_______，电表内阻对电阻率的测量_________影响(选填“有”或“没有”)。‎ ‎【答案】 （1）1.49V； 0.45Ω； （2）小于； （3）kS； 没有.‎ 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，则可知，解得： ，若考虑电阻内阻，则图象的斜率不变，所以得出的电阻率没有影响.‎ ‎5．某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的电动势E和内阻r，又能同时测量未知电 阻Rx的阻值。器材如下：‎ A．电池组（四节干电池） B．待测电阻Rx（约l0Ω）‎ C．电压表V1（量程3V、内阻很大） D．电压表V2（量程6V、内阻很大）‎ E．电阻箱R（最大阻值99. 9Ω） F．开关一只，导线若干 实验步骤如下：‎ ‎(1)将实验器材连接成如图(a)所示的电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V1接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出两只电压表的读数。‎ ‎(2)根据记录的电压表V1的读数U1和电压表V2的读数U2,以为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，得到的实验结果如图(b)所示。由图可求得待测电阻Rx=____ Ω（保留两位有效数字）。‎ ‎(3)图(c)分别是以两电压表的读数为纵坐标，以两电压表读数之差与电阻箱阻值的比值为横坐标得到结果。由图可求得电池组的电动势E=__V，内阻r=____Ω；两图线的交点的横坐标为___ A，纵坐标为____V。（结果均保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 8.0 6.0 4.0 0.50 4.0‎ 点睛；此题先要搞清电路图的结构，然后根据实验的步骤搞清实验的原理，结合欧姆定律找出函数关系，结合图像的斜率和截距的意义求解。‎ ‎1．根据闭合电路欧姆定律，用图甲所示电路可以测定电池的电动势和内阻。图中R0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R0两端的对应电压U，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＋r)坐标系中描出坐标点，如图丙所示，已知R0＝150 Ω。试完成下列问题。‎ ‎(1)请根据原理图将图乙中的实物图连接好。‎ ‎(2)在图丙中画出(R＋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E＝________ V。‎ ‎【答案】 0.0045(0.004 3～0.004 7均对) 1.8(1.46～1.50均对)‎ ‎【解析】（1）所连实物图如图(a)所示：‎ ‎(2)所画的图像如图(b)所示：‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律有： ，即： ，由图(b)可知斜率： ，可得：E＝1.48 V。‎ ‎2．某兴趣小组的同学制作了一个“水果电池”：将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了一个简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，内阻约为几百欧，现要求你用量程合适的电压表（内阻较大）、电流表（内阻较小）来测定水果电池的电动势E和内电阻r。‎ ‎①本实验的电路应该选择图甲或图乙中的________图．‎ ‎②若给出的滑动变阻器有两种规格：A（0～20Ω）、B（0～3kΩ）．本实验中应该选用的滑动变阻器为________，通电前应该把变阻器的滑片调至________，（填最大或最小）．‎ ‎③实验中测出六组（U，I）的值，在U-I坐标系中描出图丙所示的六个点，分析图中的点迹可得出水果电池的电动势为E=________V，内电阻为r=________Ω．（均保留3位有效数字）‎ ‎④根据你在①中所选择的电路来测量得出的电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比：电动势E________，内电阻r________．（均选填：“偏大”、“相等”或“偏小”），由此造成的实验误差属于________误差．（选填“系统”或“偶然”）‎ ‎【答案】 ①图甲， ②B， 最大； ③1.50、 500； ④相等； 偏大； 系统．‎ ‎④由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用图象法分别在U-I图上由测量数据作出的图线1和修正误差后真实值作出的图线2，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势值与真实值相等，内阻的测量值偏大．由此造成的实验误差属于系统误差．‎ ‎3．用图所示的电路．测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：‎ 双量程电流表：A（量程0~0.6A，0~3A)；‎ 双量程电压表：V（量程0~3V，0~15V)；‎ 滑动变阻器：R1（阻值范0~20Ω，额定电流2A)；‎ 滑动变阻器：R2（阻值范0~1000Ω，额定电流1A)‎ ‎①为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程为_______A，电压表的量程为________V，应选用滑动变阻器__________（填写滑动变阻器符号）。‎ ‎②根据图3正确连接图中的实物电路，注意闭合开关时滑动变阻器的滑片P应处于正确的位置并选择正确的电表量程进行连接________。‎ ‎③通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图中画出了U-I图线。由图象可以得出，此干电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω。‎ ‎④引起该实验的系统误差的主要原因是___________。‎ A．由于电流表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小 B．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大 C．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小 D．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大 ‎⑤跟据实验测得的I、U数据．若令y=IU，x=I，则由计算机拟合得出的y-x图线应是图中的_________（选填“a”、“b”或“c”）．其余两条图线分别是令y=IE和y=I2r得出的。跟据前面测量得到的电源电动势和内阻的值，推测图中A点的x、y坐标分别为______A、_______W（保留2位有效数字）。‎ ‎【答案】 0~0.6 0~3 R1 见解析 1.45 1.3 A c 1.1 1.6‎ ‎（3）电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电动势,图象斜率绝对值是电源内阻.由图象可知，电动势测量值E=1.45V，电源内阻。‎ ‎（4）电源实际输出的电流为干路电流，电流表所测为支路电流。电压表的分流产生了系统误差，造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小，故A正确，BCD错误。‎ ‎（5）由功率与电流间的函数关系可知，a为电源的功率，b为电源的消耗功率，c为电源的输出功率。若令y=IU，x=I，y-x图线应是图中的c；图中A点表示电源短路，x为短路电流，y为短路时电源的消耗功率。‎ ‎【点睛】本题考查测量电动势和内电阻实验；对于电学实验产生的系统误差一般都来自电压表的分流和电流表的分压，正确分析误差是解答本题的关键，同时要结合数学知识理解图象斜率和截距的含义。‎ ‎4．测量电源的电动势和内阻，提供的器材如下：‎ A．待测电源(电动势约为8V、内阻约为2Ω)‎ B．电压表V(0-3V，内阻约为3kΩ)‎ C．电流表A(0-1A，内阻约为1Ω)‎ D．电阻箱R(0-99999.9Ω)‎ E．滑动变阻器(0-20Ω)‎ F．开关、导线若干 ‎(1)为扩大电压表的量程，现采用图甲所示电路测量电压表的 内阻Rv（该方法不计电源内阻）．调节电阻箱R，使电压表 指针满偏，此时电阻箱示数为R1．再调节电阻箱R，使电压表指针指在满刻度的一半处，此时电阻箱示数为R2．则电压表内阻Rv=_______．‎ ‎(2)若测得电压表内阻Rv=3010Ω，与之串联R=______Ω的电阻，将电压表的量程变为9V。‎ ‎(3)为测量电源的电动势和内阻，请用笔画线代替导线，将图乙电路连接完整。‎ ‎【答案】 6020 ‎ ‎【解析】（1）设总电压为U，则由串并联电路的规律可知： ‎ 解得： ；（2）根据改装原理可知，解得： .（3）连接完整的电路图如图所示：‎ ‎5．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其它器材有：‎ A．电压表V：（0～3～15V）‎ B．电流表A：（0～0.6～3A）‎ C．变阻器R1：（0～20Ω，1A）‎ D．变阻器R2：（0～1000Ω，0.1A）‎ E．电阻箱R：（0～999.9Ω）‎ F．电键S和导线若干 ‎（1）滑动变阻器应选择______（填“C”或者“D”）‎ ‎（2）根据实验要求连接实物电路图；‎ ‎（3）实验测得的6组数据已在U一I图中标出．如图所示。请你根据数据点位置完成U一I图线．并由图线求出该电池的电动势E＝_____V．内阻r＝______Ω．‎ ‎【答案】 C 1.5 0.5‎ ‎【解析】（1）为了调节方便并能减小误差，故变阻器应选用C；‎ ‎（2）由图可知，电流小于0.6A，故电流表应选用的量程为0-0.6A；而电池的电动势约为1.5V，故电压表应选用的量程为0-3V；电流表有内阻，所以为了不影响测量电源内阻，故可采用电流表内接法，如图所示 ‎（3）U-I图像如图所示，图像的纵截距表示电源的电动势，故E=1.5V，斜率表示电源内阻，故 ‎；‎ ‎1．一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__________；____________．‎ ‎（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:‎ 根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出关系图像___________．由图像可计算出该干电池的电动势为_________V；内阻为__________Ω．‎ 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 ‎（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100 mV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0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_______V；内阻应为_____Ω．‎ ‎【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）‎ ‎【答案】 （1）①开关未断开 ②电阻箱阻值为零 （2）图像如图所示：‎ ‎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）‎ 表并联，可测得电流表的内阻，考虑电表内阻对实验的影响，则E=I(R+RA+r)，得，所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37V，图线的截距表示（RA+r），所以内阻精确值为r=（1. 20-0.20）Ω=1.00Ω。‎ 点睛：本题考查应用电流表和电阻箱测量电源电动势和内电阻实验，本题创新之处在于用一个电压表并联在电流表的两端测出电流表的电阻，从而提高测量电源内阻的精确度。‎ ‎2．【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）‎ ‎【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。‎ ‎3．【2016·四川卷】（11分）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；‎ ‎【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.‎ ‎ ‎