（全國通用）2020年高考物理一輪題復習 第八章 恒定電流 微專題57 實驗-測定電源的電動勢和內(nèi)阻

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1、實驗：測定電源的電動勢和內(nèi)阻 考點及要求：(1)實驗原理與操作；(2)數(shù)據(jù)處理與誤差分析． 1．用圖1a的電路，可測量疊層電池“6F22”的電動勢E和內(nèi)阻r，所用的實驗器材有：電阻箱R(最大阻值999.9 Ω)，電阻R0(阻值為900.0 Ω)，電流表(量程為10 mA，內(nèi)阻為RA＝100.0 Ω)，開關S. 實驗中，閉合開關S后，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱對應的阻值R，算出與的值見表： R/Ω 17.5 23.1 26.7 36.9 58.1 139.0 /(×10－2 Ω－1) 5.71 4.33 3.75 2.71 1.72 0.7

2、2 I/mA 2.50 3.00 3.30 4.00 5.00 6.67 (×102 A－1) 4.00 3.33 3.03 2.50 2.00 1.50 回答下列問題： (1)根據(jù)圖a用筆畫線代替導線將圖b中的實驗器材連成實驗電路． 圖1 (2)與的關系式為____________． (3)在圖2的坐標紙上將數(shù)據(jù)點描出并作圖． 圖2 (4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(保留2位有效數(shù)字) 2．某實驗小組的同學，設計了圖3甲所示的電路圖，既可以用來測量電壓表的內(nèi)阻，也可以用來測量電源的電動勢和

3、內(nèi)阻．實驗器材有：電源E，電壓表V，電阻箱R1(0～9 999 Ω)，滑動變阻器R2，一個單刀雙擲開關S，導線若干． (1)實驗首先測量電壓表內(nèi)阻，實驗步驟如下： ①將滑動變阻器R2的滑片滑至最左端，同時將電阻箱R1阻值調(diào)至0 ②將開關接向1，調(diào)節(jié)R2的滑片，直至電壓表滿偏 圖3 ③保持R2不變，調(diào)節(jié)R1阻值，使電壓表示數(shù)達滿偏刻度的，讀出此時電阻箱的阻值記為R，則電壓表的內(nèi)阻RV＝________. ④通過上述方法得到電壓表的內(nèi)阻測量值________真實值．(選填“大于”或“小于”) (2)接下來測量電源的電動勢和內(nèi)阻．為了保護電路，該小組同學又在電路中加上了保護電阻

4、R0＝25 Ω，如圖乙所示，實驗步驟如下： ①將滑動變阻器R2的滑片滑至最左端，不再移動，同時將電阻箱R1阻值調(diào)至0 ②將開關接向2，記下電壓表讀數(shù)為3 V ③改變電阻箱R1接入電路的電阻值，讀取電壓表對應的示數(shù)U ④根據(jù)讀取的多組數(shù)據(jù)，小組同學畫出了圖丙所示的圖象，圖中虛線是圖中曲線的漸近線 ⑤根據(jù)該圖象及測得數(shù)據(jù)，可求得該電源的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(保留兩位有效數(shù)字) 3．某同學準備利用下列器材測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻． A．待測干電池兩節(jié)，每節(jié)電池電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻約幾歐姆 B．直流電壓表V1、V2，量程均為3 V，內(nèi)阻約為

5、3 kΩ C．定值電阻R0，阻值未知 D．滑動變阻器R，最大阻值Rm E．導線和開關 (1)根據(jù)如圖4甲所示的實物連接圖，在圖乙方框中畫出相應的電路圖． 圖4 (2)實驗之前，需要利用該電路圖測出定值電阻R0，方法是先把滑動變阻器R調(diào)到最大阻值Rm，再閉合開關，電壓表V1和V2的讀數(shù)分別為U10、U20，則R0＝________(用U10、U20、Rm表示)． (3)實驗中移動滑動變阻器觸頭，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2，描繪出U2－U1圖象如圖丙所示，圖中直線斜率為k，與橫軸的截距為a，則兩節(jié)干電池的總電動勢E＝________，總內(nèi)阻r＝________(

6、用k、a、R0表示)． 4．在測量一節(jié)干電池電動勢E和內(nèi)阻r的實驗中，小明設計了如圖5甲所示的實驗電路． 甲 乙 丙 圖5 (1)根據(jù)圖甲實驗電路，請在圖乙中用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接． (2)實驗開始前，應先將滑動變阻器的滑片P調(diào)到______(選填“a”或“b”)端． (3)合上開關S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應的電流表示數(shù)． 在同一坐標系內(nèi)分別描點作出電壓表示數(shù)U和對應的電流表示數(shù)I的圖象，如圖丙所示，兩直線與縱軸的

7、截距分別為UA、UB，與橫軸的截距分別為IA、IB. ①S2接1位置時，作出的U－I圖線是圖丙中的________(選填“A”或“B”)線； ②S2接1位置時，測出的電池電動勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是__________表(選填“電壓”、“電流”)的示數(shù)偏________(選填“大”、“小”)． 5．研究表明：用納米硅粉和藻朊酸鹽制成的電極的電池，其容量是一般電池的8倍．在測定一節(jié)該新型電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，所提供的器材有： 待測該電池一節(jié)(電動勢約為2 V) 電流表G(量程3.0 mA，內(nèi)阻r1＝100 Ω) 電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻r2＝1.0 Ω) 定值電

8、阻R1＝100 Ω 定值電阻R2＝900 Ω 滑動變阻器R′(0～50 Ω) 開關、導線若干 (1)為了更準確測出該電池的電動勢和內(nèi)阻，采用圖6甲所示實驗電路圖，其中定值電阻R應選用________(選填“R1”或“R2”)．請根據(jù)你選定的定值電阻完成圖乙中的實物連接． (2)某同學在實驗中測出電流表A和電流表G的示數(shù)I和Ig，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出Ig－I圖象如圖丙所示，根據(jù)圖象可求得，被測電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(計算結果保留兩位小數(shù)) 　　 甲　　　　　　　　　　　　乙 丙 圖6 答案解析 1．(1)見解析圖 (2)＝＋·

9、(3)見解析圖 (4)9.2(8.7～9.5均對)　46(43～48均對) 解析　(1)以筆畫線代替導線連接實物圖時，注意按電流從電源正極出發(fā)依次連接，連接電流表時，電流由正接線柱流入，負接線柱流出，先串聯(lián)再并聯(lián)，如圖所示． (2)電流表與定值電阻串聯(lián)等效為電壓表使用，根據(jù)歐姆定律U＝I(RA＋R0)，由閉合電路歐姆定律E＝U＋(＋I)r＝I(RA＋R0＋r＋r)，所以＝＋·； (3)用直線擬合各數(shù)據(jù)點時，注意使直線盡量多地通過數(shù)據(jù)點，其他點均勻分布在直線兩側(cè)，離直線較遠的點大膽舍棄； (4)由(2)中所得解析式可知，圖象斜率k＝，截距b＝，根據(jù)圖象代入斜率和截距可計算出電源

10、電動勢和內(nèi)阻． 2．(1)③R　④大于　(2)⑤9.0　50 解析　(1)③保持R2不變，調(diào)節(jié)R1阻值，使電壓表示數(shù)達滿偏刻度的，此時電阻箱兩端分得電壓為滿偏刻度的，由電路的連接方式可知電壓表的內(nèi)阻RV＝.④由于電阻箱的接入導致電壓偏大，所以電壓表的內(nèi)阻測量值大于真實值．(2)在測量電源的電動勢和內(nèi)阻實驗中，由題圖乙電路圖可知調(diào)節(jié)R2的滑片滑至最左端不再移動，同時調(diào)節(jié)電阻箱R1阻值為0，將開關接向2，電壓表讀數(shù)為3 V即為保護電阻兩端的電壓．由題圖丙可知，電源電動勢為9.0 V，所以電源內(nèi)阻為2R0＝50 Ω. 3．(1)見解析圖　(2)Rm　(3)　 解析　(1)電路圖如圖所示．

11、 (2)由(1)圖可知，V2測量R0與R兩端的電壓，V1測量R兩端的電壓，則R0兩端的電壓為U20－U10；由歐姆定律可知，R0＝＝Rm (3)由閉合電路歐姆定律可知：E＝U2＋r 變形得：U2＝U1＋E，則有：＝a；＝k，解得：E＝，r＝ 4．(1)見解析圖　(2)a　(3)①B　②電流　小 解析　(1)實物連線圖如圖所示 (2)為保護電流表，實驗開始前，應將滑片P置于電阻最大的a端； (3)①當S2接1位置時，可把電壓表與電源看做一個等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U斷可知，電動勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實值，所以作出的U－I圖線應是B線；②測出的電池電動勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表的分流，結果使電流表的讀數(shù)偏小． 5．見解析 解析　(1)電流表G的內(nèi)阻r1＝100 Ω，串聯(lián)上定值電阻R2＝900 Ω后，就將電流表G改裝成量程為3 V的電壓表．實物連接如圖所示． (2)表頭的示數(shù)與該支路電阻阻值乘積可作為路端電壓處理，路端電壓U＝Ig(R2＋r1)，將題圖丙轉(zhuǎn)換成路端電壓與電流圖象，如圖所示． 由閉合電路歐姆定律可知：I＝0，U＝E＝1.90 V 由圖象可知：k＝r＋r2＝＝ Ω＝1.5 Ω，電源內(nèi)阻r＝k－r2＝1.5 Ω－1.0 Ω＝0.50 Ω.