2022版高考物理一轮复习训练：第8章 实验10 测定电源的电动势和内阻

www.ks5u.com电磁感应　实验十　测定电源的电动势和内阻

知识巩固练习

1．用图中所示的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：

①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；

②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；

③以U为纵坐标，I为横坐标作U－I图线(U、I都用国际单位)；

④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)将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　k－R2

2．(2021年天津质检)小明同学看到一个纽扣锂电池标称电动势为3 V，内阻约为1 kΩ.为了较准确测定其电动势和内阻，除待测电池外，还备有以下器材：

A．电压表V1：量程3 V，内阻很大

B．电压表V2：量程4 V，内阻很大

C．电流表A1：量程3 A，内阻约10 Ω

D．电流表A2：量程0.6 A，内阻约2 Ω

E．定值电阻R1：1 kΩ

F．定值电阻R2：50 kΩ

G．滑动变阻器R3：0～50 Ω

H．滑动变阻器R4：0～5 kΩ

I．开关，导线若干

(1)要求测量尽可能准确，则电表应选用________、________；定值电阻选用________；滑动变阻器选用________．(填器材后的符号)

(2)在虚线框中画出实验电路．

(3)用图像处理数据，应作__________图像(用测量物理量的符号表示)．

【答案】(1)V1　V2　R1　R4　(2)如图　(3)U2－U1

【解析】(1)(2)由题意可知，电池的内阻较大，则电流I＝ A＝3 mA．给定的定值电阻均较大，无法使用电流表测量电流， 故只能用电压表V1与R1并联测量电流．因电源内阻较大，故应使用总阻值较大的滑动变阻器R4控制电路中的电流，使用V2测量路端电压．实物电路图如图所示．

(3)根据闭合电路欧姆定律可知U2＝E－R1，为了使得出的图像为直线，应作出U2－U1图像．

3．(2021年沈阳模拟)某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻．实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按图中所示电路进行实验，测得的数据如表所示．

(1)若利用图像确定电池的电动势和内阻，则应作__________(填“R－I”或“R－”)图像．

(2)利用测得的数据在图中所示的坐标系上画出适当的图像．

(3)由图像可知，该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________.

(4)该实验中测出的电动势E测和内阻r测，与真实值E真和r真相比，理论上E测________E真，r测 ________r真．(填“>”“<”或“＝”)

【答案】(1)R－　(2)如图　(3)6.0　2.0　(4)＝　>

【解析】(1)由闭合电路欧姆定律可知I＝，则R＝－r.若画R－I图，则图像为曲线，不易得出结论；而画R－图像为直线，容易得出结论，故应该画R－图像．

(2)利用图中的R、描点，再用直线将各点相连，如图所示．

(3)由公式及数学知识可得：图像中的斜率k＝E＝ V＝6.0 V，纵轴截距b＝－r＝－2.0 Ω.

(4)本实验误差起因于电流表的内阻不能忽略，故正确公式应为R＝－r－RA，而当电阻无穷大时，电流表分压可以忽略，故本实验中电动势测量准确，所测内阻为电流表内电阻与电源内阻之和，故测量值偏大．

4．(2021年三明质检)某同学要用伏安法测一节干电池的电动势和内阻．现备有下列器材：

A．被测干电池一节

B．电流表1：量程0～0.6 A，内阻0.3 Ω

C．电流表2：量程0～0.6 A，内阻约0.1 Ω

D．电压表1：量程0～3 V，内阻未知

E．电压表2：量程0～15 V，内阻未知

F．滑动变阻器1：0～10 Ω，2 A

G．滑动变阻器2：0～100 Ω，1 A

H．开关、导线若干

在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．

(1)请在上述器材中选择适当的器材(填写器材前的字母)：电流表选择______，电压表选择______，滑动变阻器选择______．

(2)实验电路图应选择______(填“甲”或“乙”)．

(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U－I图像．则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝______V，内电阻r＝______Ω.

【答案】(1)B　D　F　(2)甲　(3)1.50　0.7

【解析】 (1)干电池的电动势约为1.5 V，故为了读数准确，电压表应选择D．为了准确测量内阻，选择已知内阻的电流表B．滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值明显变化，减少误差，故选F.

(2)根据以上分析可知，电流表与电池串联，将电流表内阻等效为电源内阻，故电路图选择甲．

(3)由U－I图可知，电源的电动势E＝1.50 V，内电阻r＋RA＝－RA＝ Ω－0.3 Ω＝0.7 Ω.

综合提升练习

5．(2021年漳州质检)用电阻箱、多用电表(当安培表用)、开关和导线测一节干电池的电动势和内阻．

(1)将图a的实物连接成完成实验的电路．

(2)完成以下步骤的相关内容：

①将多用电表的选择开关旋转至____________挡(填“×1 Ω”“直流电压2.5 V”或“直流电流100 mA”)．

②调节电阻箱，示数如图b所示，读得电阻值R1＝______Ω.

③合上开关，从多用表上读得数值为I1.

④重复步骤②③，收集多组R和I的数据．

(a)　 　　　　　　　　　　　(b)　

(c)

(3)某同学根据他设计的实验以及收集到的数据作出了如图c所示的R－图线．由此可知，干电池的电动势E＝______V(计算结果保留3位有效数字)；图线纵轴截距的绝对值表示________________．

【答案】(1)如图　(2)①直流100 mA　②12

(3)1.43　电流表与干电池的电阻之和

【解析】(1)有一个多用电表、一个电阻箱，没有滑动变阻器，因此可以采用安阻法测电源电动势或用伏阻法测电源电动势．安阻法测电源电动势与内阻的实验电路图如上图所示．

(2)采用安阻法测电源电动势与内阻，将多用电表的选择开关旋转至直流电流100 mA挡．由图b所示电阻箱可知，R1＝0×1 000 Ω＋0×100 Ω＋1×10 Ω＋2×1 Ω＝12 Ω.

(3)安阻法测电源电动势与内阻，在闭合电路中，电源电动势E＝I，则R＝E－r－RA．由图可知，电源电动势E＝k＝＝≈1.43 V．由图像可知，图线纵轴截距的绝对值b＝r＋RA，即图线纵轴截距的绝对值为电流表与干电池的阻值之和．