物理必修 第三册第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电本章综合与测试练习

　　第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电

专题强化练5　测电源的电动势和内阻

非选择题

1.(2020湖南常德高二月考,)小明在做测量电源电动势和内阻的实验,已知干电池的电动势约为1.5 V,内阻约为0.3 Ω;电压表V(0~3 V,内阻约为3 kΩ);电流表A(0~0.6 A,内阻为0.80 Ω);滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)。

(1)为了更准确地测出电源电动势和内阻。请在给出的虚线框中画出实验电路图。在实验中测得多组电压和电流值,得到如图所示的U-I图线,由图可得出该电源电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。(结果保留两位小数) 

(2)请结合你设计的电路图和U-I图线对实验结果进行误差分析。

2.(2019江苏启东中学期中,)测量某电源电动势和内阻,提供如下实验器材:

A.待测电源(电动势约12 V、内阻约1 Ω、最大允许电流2 A)

B.电流表A(量程0~1 A)

C.电流表G(量程0~1 mA、内阻约50 Ω)

D.电阻箱(0~99 999.9 Ω)

E.滑动变阻器(0~20 kΩ)

F.滑动变阻器(0~1 kΩ)

H.滑动变阻器(0~50 Ω)

J.定值电阻(阻值5 Ω)

K.定值电阻(阻值100 Ω)

L.开关、导线若干

(1)将电流表G改装成电压表,需要测量电流表内阻Rg,实验小组采用如图甲所示的电路,实验步骤如下:

①连接好电路,闭合开关S1前,将滑动变阻器R1的滑片移到　　　　(选填“最左端”或“最右端”)。 

②闭合S1,断开S2,调节R1使电流表G满偏。

③闭合S2,保持R1阻值不变,调节电阻箱R2的阻值,使得电流表G半偏,读出电阻箱示数R,则电流表G的内阻Rg=　　　　。 

(2)将电流表G改装成量程为15 V的电压表,已测得Rg=52.0 Ω,则与电流表G串联的电阻箱R2的取值应为　　　　 Ω。 

(3)用图乙电路测电源电动势和内阻,滑动变阻器R3选用　　　　,定值电阻R0选用　　　　。(选填器材序号) 

(4)根据实验测得数据作出电压表读数U与电流表A读数I间的关系图像(图像未画出),由图像读出I=0时U=12.1 V,图线斜率绝对值为5.9,则电源电动势E=　　　　 V,电源内阻r=　　　　 Ω。 

3.(2020四川成都实验外国语学校高三月考,)在“电源电动势和内阻的测量”的实验中,已连接好部分实验器材。

(1)按图甲所示的实验电路,把图乙中实物电路连接完整。

(2)在图乙的电路中,为避免烧坏电表,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　　　端(选填“A”或“B”)。 

(3)如图丙是根据实验数据作出的U-I图像,由图可知,电源的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。 

(4)利用该实验电路测出的电动势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(选填“>”“<”或“=”)。引起该实验系统误差的主要原因是　。 

答案全解全析

专题强化练5　测电源的电动势和内阻

非选择题

1.答案　(1)图见解析　1.50　0.20　(2)见解析

解析　(1)因电流表的内阻是已知的,故采用电流表内接(相对于电源)。由题图可知E=1.50 V,r=-rA= Ω-0.80 Ω=0.20 Ω。

(2)根据闭合电路欧姆定律可得U1+I1(r+rA)=U2+I2(r+rA),而电流表的内阻rA为已知,所以本实验结果不存在系统误差;但在电压表、电流表读数,描点、连线及利用图像进行数据处理时会存在偶然误差。

2.答案　(1)最左端　R　(2)14 948.0　(3)H　J　(4)12.1　0.9

解析　(1)变阻器R1的滑片移到最左端时接入电路的电阻最大,故闭合开关S1前,变阻器R1的滑片移到最左端,闭合S2,电阻箱R2与电流表G并联,当电流表G半偏时,即电流表中电流为原来的一半,则另一半电流流过电阻箱R2,电阻箱R2与电流表G中电流相同,故电阻值也相等,Rg=R。

(2)将电流表G改装成量程为15 V的电压表后,电压表的总电阻R== Ω=1.5×104 Ω,与电流表G串联的电阻箱R2=R-Rg=14 948.0 Ω。

(3)滑动变阻器的总阻值小,便于精细调节,故选H,因电流表量程为0~1 A,定值电阻若选100 Ω,则测量电流的大小及大小变化范围就非常小,故定值电阻应选J。

(4)将定值电阻等效为电源内阻,I=0时,路端电压等于电动势,即E=U=12.1 V,图线斜率绝对值为等效内阻的大小,则电源实际内阻为r=5.9 Ω-5 Ω=0.9 Ω。

3.答案　(1)见解析图　(2)B　(3)1.5　1.0　(4)<　<　电压表有分流作用

解析　(1)由题图甲可知电压表正接线柱与电流表正接线柱相连,负接线柱与滑动变阻器的下接线柱相连;由题图丙可以看出电源电动势小于3 V,故电压表选择0~3 V量程,而电路中电流小于0.6 A,故电流表选择0~0.6 A量程,故连接方式如图所示。

(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,即B端。

(3)根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,U-I图像与纵轴交点的纵坐标值表示电源电动势,斜率的绝对值表示电源内阻大小,由题图丙可知E=1.5 V;当路端电压为1.0 V时,电流为0.5 A,则有r==1.0 Ω,故电源电动势E=1.5 V,内阻r=1.0 Ω。

(4)实验中电流表外接,电流表测得的电流为通过滑动变阻器的电流,由于电压表分流,流过内阻r的干路电流实际上是大于电流表测得的电流,电压表能准确地测到外电路电压,此时有E真=U测++I测r真,整理可得U测=E真-r真I测,U测=E测-I测r测,由此可知E测=E真,r测=r真,由此可知E测<E真,r测<r真,引起系统误差的主要原因是电压表有分流作用。