2024届高三物理二轮复习实验部分微专题复习-安阻法测量电源电动势和内阻实验专题（含解析）

这是一份2024届高三物理二轮复习实验部分微专题复习-安阻法测量电源电动势和内阻实验专题（含解析），共15页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。

一、实验题
用如图1所示的电路测量电源的电动势E和内阻r，其中电流表的内阻RA=16.0 Ω．
图1 图2
(1)将电阻箱阻值调到最大，闭合开关，调节电阻箱，测出电阻箱阻值分别为R1、R2时对应的电流表示数为I1、I2，则此电源的电动势E=_____，内阻r=___．
(2)第(1)问中求出的电源电动势和内阻的误差较大，你认为这种误差属于系统误差还是偶然误差？
答：________________．
(3)为了减小实验的误差，实验方法进行如下改进：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关；
②多次调节电阻箱，记下电阻箱的阻值R和对应的电流表的示数I，记录数据如下表所示；
③以1I为纵坐标，R为横坐标，在图2中作出1I−R图线．根据图线，可求出被测电源电动势E=________V，内阻r=________Ω．
为测量某直流电源的电动势(5 V左右)和内阻(400 Ω左右)，除了待测电源，实验室提供了两个量程均为10 mA的电流表A1、A2，电阻箱(0～999.9 Ω)、电键两个及导线若干．
(1)根据实验室提供的器材，组成了如图甲所示的电路，请将图乙的实物连接成完整的电路；
(2)闭合电键S1前，将电阻箱接入电路的电阻调到最大，闭合S1，断开S2，调节电阻箱，使电流表的指针偏转较大，记录电流表A2的示数I1，电阻箱接入电路的电阻R1=300 Ω，闭合电键S2，调节电阻箱，使电流表A2的示数仍为I1，记录此时电阻箱接入电路的电阻R2=410 Ω，则电流表A1的内阻RA1=________Ω；
(3)断开电键S1，将电流表A1、A2互换位置，保持电键S2闭合，将电阻箱接入电路的电阻调到最大，闭合电键S1，多次调节电阻箱接入电路的电阻R，记录每次调节后电流表A1的示数I，根据测得的多组I、R，作出IR−I图象如图丙所示，则被测电源的电动势E=__________V，电源的内阻r=________Ω．
某同学要测量—电源的电动势和内阻，电源的电动势约为5V。
备有下列器材：
毫安表A(量程6mA，内阻未知)；
电阻箱R1、R2(均为0～999.9Ω)；
电键、导线若干。
为完成实验，该同学设计了如图甲所示电路，进行了如下操作：

(1)首先测量毫安表内阻。连接好电路后，只闭合K1，调整R1使毫安表满偏；再闭合K2，调整R2，使毫安表半偏，此时R2示数为24.5Ω，则该毫安表内阻为________Ω；
(2)为将毫安表A量程扩大为量程为300mA的电流表，应将R2调整为________Ω；
(3)保持R2阻值不变，调节R1的阻值，读出电阻箱R1的阻值和对应毫安表A的示数，并换算出300mA电流表所测干路电流I，记录多组数据，在R1−1I图像中画出其变化关系，如图乙所示；
(4)根据图像，所测电池的电动势为________V。该同学认为电池内电阻为7.2Ω，该测量值比真实值________(选填“大”、“小”、“相等”)。
如图所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图．其中包括电源E，开关S1和S2，电阻箱R，电流表A，保护电阻Rx.该同学进行了如下实验步骤：
(1)将电阻箱的阻值调到合适的数值，闭合S1、S2，读出电流表示数为I，电阻箱读数为9.5 Ω，断开S2，调节电阻箱的阻值，使电流表示数仍为I，此时电阻箱读数为4.5Ω.则保护电阻的阻值Rx=________Ω.(结果保留两位有效数字)
(2)S2断开，S1闭合，调节R，得到多组R和I的数值，并画出1I−R图象，如图所示，由图象可得，电源电动势E=________V，内阻r=________Ω.(结果保留两位有效数字)
为了测量一个电源的电动势(约6 V)和内阻(约10 Ω)，实验室提供了如下器材：
A.待测电源
B.电流表A(100 mA,RA=10 Ω)
C.电阻箱R0(0～999.9 Ω)
D.电阻箱R1(0～999.9 Ω)
E.开关及导线
(1)小王同学设计了如图1所示的实验电路，将电流表A改装成量程为0.6 A的电流表，则电阻箱R1接入电路的电阻值R1=__________Ω，请将图2所示实物图连接完整。
小王同学未及时调整电流表的刻度盘。闭合电键前将电阻箱R0接入电路的电阻调到较大，闭合电键，调节电阻箱R0，测得多组电流表示数I及电阻箱R0接入电路的电阻R，作出1I−R图像，若图像的斜率为k，与纵轴的截距为a，则电源电动势E=__________，内阻r=_______。
(2)小李同学设计了如图3所示的实验电路，将电流表A与R1串联改装成量程为6 V的电压表，则R1接入电路的电阻值为__________Ω。闭合电键，调节电阻箱R0，测得多组电流表示数I及电阻箱R0接入电路的电阻R，为了能直观地反映I与R的关系且便于求出E和r，应作出__________图像进行数据处理。
测定一节干电池的电动势和内阻，电路如图甲所示，MN为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，定值电阻R0=1.0Ω，调节滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I及对应的PN长度x，绘制了U−I图象如图乙所示。
(1)由图乙求得电池的电动势E=________V，内阻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)根据实验数据可绘出UI−x图象，如图丙所示。图象斜率为k，电阻丝横截面积为S，可求得电阻丝的电阻率ρ=_______，电表内阻对电阻率的测量________(选填“有”或“没有”)影响。
某同学设计如图甲所示的电路来测量定值电阻R0的阻值及电源的电动势E和内阻r。其中E为待测电源、R0为待测电阻、A为不计内阻的电流表，R为0～99.9Ω的电阻箱。
(1)闭合开关S1和S2，调节电阻箱，该同学在电阻箱示数R1=10.0Ω时记下了电流表示数为I；然后断开开关S2调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的示数R2=3.8Ω，可知电阻R0=________Ω。
(2)该同学继续实验，断开S2，闭合S1，多次调节电阻箱，记录多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I.并将测得的数据绘制了如图乙所示的图线、由图线可求出该电源的电动势E=________V，内阻r=________Ω。
⑴某实验小组为了测量某一电阻Rx的阻值，他们先用多用电表进行粗测，测量出Rx的阻值约为18Ω左右．为了进一步精确测量该电阻，实验台上有以下器材：
A.电流表(量程15mA，内阻未知)
B.电流表(量程0.6A，内阻未知)
C.电阻箱(0～99.99Ω)
D.电阻箱(0～999.9Ω)
E.电源(电动势约3V，内阻约1Ω)
F.单刀单掷开关2只
G.导线若干
甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材，按照如下步骤完成实验：
a.先将电阻箱阻值调到最大，闭合S1，断开S2，调节电阻箱阻值，使电阻箱有合适的阻值R1，此时电流表指针有较大的偏转且示数为I；
b.保持开关S1闭合，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值为R2，使电流表的示数仍为I．
①根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择_______，电阻箱应选择_______ (选填器材前的字母)
②根据实验步骤可知，待测电阻Rx= ________________(用步骤中所测得的物理量表示)．
⑵同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻．若已知所选电流表的内阻RA=2.0Ω，闭合开关S2，调节电阻箱R，读出多组电阻值R和电流I的数据；由实验数据绘出的1I−R图象如图乙所示，由此可求得电源电动势E=________ V，内阻r= ____ Ω.(计算结果保留两位有效数字)
答案和解析
1.【答案】(1)I1I2(R2−R1)I1−I2；I2R2−I1R1I1−I2−RA；(2)偶然误差；
(3)3.0；2.0．
【解析】解：(1)由闭合电路欧姆定律可得E=I1(R1+r+RA)，E=I2(R2+r+RA)，
解得：E=I1I2(R2−R1)I1−I2，r=I2R2−I1R1I1−I2−RA．
(2)由于只测得两组实验数据，有较大的偶然误差．
(3)根据闭合电路欧姆定律，E=I(R+RA+r)，变形可得1I=RA+rE+1E⋅R，根据图线及函数关系得，斜率k=1E=13，
解得：E=3.0V，纵轴截距b=RA+rE=6.0A−1，解得：内阻r=2.0Ω．
(1)根据闭合电路欧姆定律列出两组对应的表达式，联立即可求得电动势和内电阻；
(2)根据系统误差和偶然误差的规律可明确对应的误差种类；
(3)根据描点法列出对应的图象，再利用图象的性质即可明确对应的电动势和内电阻，注意要将电流表内阻等效为电源内阻．
本题考查测量电动势和内电阻的实验，要求能熟练应用闭合电路的欧姆定律，注意求解电动势的基本方法，并比较各种方法的优缺点，同时能正确进行误差分析．
2.【答案】(1)实物连线如图所示：
；
(2)110；(3)5.0；390。
【解析】
【分析】
本题考查了测量电源电动势和内电阻实验；要深入理解和把握实验原理，实验仪器的选择是考试中经常出现的问题，在学习中要注意掌握好其安全、准确的原则；同时注意滑动变阻器的电路中的应用规律。
(1)根据电路图连接实物图；
(2)根据等效替代求得电流表A1的内阻；
(3)根据闭合电路队姆定律写出IR−I的表达式，结合图丙求解电动势和内阻。
【解答】
(1)实物连接如图所示：
；
(2)根据等效替代关系可知，电流表A1的内阻RA1=R2−R1=110Ω;
(3)根据闭合电路队姆定律，E=I(R+RA1+r)，则IR=E−I(RA1+r)，则结合图丙可知，电源电动势E=5.0V，RA1+r=5.0−Ω=500Ω，因此电源的内阻为r=390Ω。
故答案为：(1)实物连线如图所示：
；(2)110；(3)5.0，390。
3.【答案】(1)24.5; (2)0.5; (4)4.8; 大;
【解析】
【分析】
本题考查了测电源电动势与内阻实验，理解实验原理是解题的前提，要掌握半偏法测电表内阻的方法；应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式即可求出电源电动势与内阻、分析实验误差。
(1)根据实验步骤应用并联电路特点求出毫安表内阻。
(2)应用并联电路特点与欧姆定律求出电阻箱阻值。
(4)根据图示电路图应用闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式，根据图示图象求出电池电动势；根据图示电路图分析实验误差。
【解答】
(1)闭合K2前毫安表满偏，闭合K2，R2与毫安表并联，毫安表半偏时流过毫安表与流过R2的电流相等，由并联电路特点可知，毫安表内阻等于R2的阻值，因此毫安表内阻Rg=R2=24.5Ω。
(2)改装后电流表量程为300mA，改装后电流表量程是毫安表量程6mA的50倍，电阻箱分流294mA是流过毫安表电流的49倍，电阻箱阻值应调为R2=Rg49=24.549Ω=0.5Ω
(4)由图甲所示电路图，根据闭合电路的欧姆定律可知，电源电动势E=I(r+R1)，整理得：R1=E1I−r，由图乙所示图象可知，图象的斜率k=E=0−(−0.72)1.5V=4.8V
纵轴截距b=−r=−7.2Ω，电源内阻测量值r测=7.2Ω；
考虑电流表内阻RA，由闭合电路的欧姆定律可知，电源电动势E=I(r+R1+RA)，整理得：
R1=E1I−RA−r
R1−1I 图像图象纵轴截距的绝对值b=−RA−r=−7.2Ω，电源内阻真实值r真=7.2Ω−RA故答案为：(1)24.5；(2)0.5；(4)4.8；大。
4.【答案】(1) 5.0；(2) 3.0；2.2
【解析】
【分析】
(1)根据测量原理进行分析即可；
(2)根据闭合电路欧姆定律得出1I与R的表达式，结合图象进行分析即可。
本题的关键是掌握实验原理，考查学生的实验能力。
【解答】
(1)两种情况下，电流表的读数均为I，根据闭合电路欧姆定律可知电路中的总电阻相等，则有：R1=R2+Rx，代入数据可得Rx=5.0Ω；
(2)根据闭合电路欧姆定律有：E=IRx+R+r，可得1I=1ER+R+rE，结合图象可得：1E=2.40−−7.2，Rx+rE=2.4，可得E=3.0V，r=2.2Ω。
故答案为：(1) 5.0；(2) 3.0；2.2。
5.【答案】(1)2.0；如图所示；6k；ak−53(或者ak−RA6)；
(2)50.0；1I−1R。
【解析】
【分析】
本题考查了安阻法测量电源的电动势和内阻；根据电表改装原理计算两种情况下电阻箱R1接入电路的电阻值；根据闭合电路欧姆定律写出表达式，转换成需要的形式，求出小王同学设计方案的电源电动势和内阻；为了能直观地反映I与R的关系且便于求出E和r，进而确定小李同学设计应作出1I−1R图像进行数据处理。
【解答】
(1)改装成0.6A的电流表，则IA+IARAR1=0.6A，解得R1=2.0Ω；
实物图连接如图所示。
由闭合电路欧姆定律E=IRA+6I(R+r)，得到1I=6ER+6E(r+53Ω)，则6E=k、6E(r+53Ω)=a，解得E=6k，r=ak−53。
(2)改装成6V的电压表，则IA(RA+R1)=6V，解得R1=50.0Ω；由闭合电路欧姆定律E=I(RA+R1)+I+I(RA+R1)Rr
解得1I=RA+R1+rE+(RA+R1)rE·1R，因此未来直观地反应I与R的关系，应作出1I−1R图像进行数据处理。
6.【答案】(1). 1.49; 0.45; (2).小于; (3)．kS;没有;
【解析】
【分析】
本题考查测量电动势和内电阻以及测量电阻率的实验，要注意明确实验原理，认真分析实验电路图，再结合闭合电路欧姆定律以及数学规律分析即可求解。
【解答】
(1)、由图甲所示电路图可知，路端电压：U=E−I(r+R0)，
由图乙所示U−I图象可知，电源电动势：E=1.49V，
图象斜率的绝对值：k=r+R0=
=
Ω=1.45Ω，
电源内阻：r=k−R0=1.45Ω−1.0Ω=0.45Ω；
(2)、由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，
电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U−I图象如图所示，
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根据图甲所示电路图可知：R+RA=
=ρ
+RA
由
−x图象可知：RA=b，k=
，解得：ρ=kS ， 故电表内阻对电阻率的测量没有影响。
故答案为：(1). 1.49; 0.45; (2).小于; (3)．kS;没有;
7.【答案】(1)6.2；(2)9.0；2.8
【解析】
【分析】
(1)电路中只有电流表而没有电压表，无法由伏安法求出电阻，故只有利用电阻箱得出待测电阻的阻值，当电路中电流相同时，电阻也应相同，因此可以控制电流相等，利用电阻箱的示数变化，得出待测电阻的阻值，而待测电阻等于两次电阻箱的示数之差。
(2)由闭合电路欧姆定律E=IR+Ir得出1I与R的关系表达式，将R0看成电源的内阻后结合图象进行求解。
根据实验原理明确实验方法及步骤，再根据闭合电路欧姆定律列式求解。
【解答】
(1)由闭合电路欧姆定律得：E=10I+Ir及E=I(3.8+R0)+Ir，解得：R0=6.2Ω。
(2)由闭合电路欧姆定律有E=IR+R0+r得1I=1ER+R0+rE，则由图象斜率表示电动势倒数，可得电动势为E=27−04−1V=9.0V，与纵坐标交点为R0+rE，所以电源内阻r=9Ω−6.2Ω=2.8Ω。
故填：(1)6.2；(2)9.0；2.8。
8.【答案】(1)①A；D；②R2−R1；(2)3.2；2.0
【解析】【试题解析】
解：(1)①根据闭合电路欧姆定律可知，通过待测电阻的最大电流为：
Imax=ERX=318≈0.167=167mA，如果电流表选B，则读数误差太大，故电流表应选A；
电源电动势为3V，电流表量程为15mA=0.015A，由欧姆定律：I=UR可知，
电路中的最小电阻应为：Rmax=EIA=3V0.015A=200Ω，所以电阻箱应选D；
②根据闭合电路欧姆定律得：
S2断开时有：E=I(Rx+R1+RA+r)，
S2闭合时有：E=I(R2+RA+r)，
解得：Rx=R2−R1；
(2)闭合开关S2，由闭合电路欧姆定律得：
E=I(R+RA+r)，整理得：1I=1ER+RA+rE，
由图示：1I−R图象可知：0.2×103=1E×636+RA+rE，
0.1×103=1E×316+RA+rE，已知：RA=2.0Ω，
解得：E=3.2V，r=2.0Ω；
故答案为：(1)①A；D；②R2−R1；(2)3.2；2.0。
(1)根据闭合电路欧姆定律求出通过待测电阻的最大电流来选择电流表量程，然后再通过求出电路中需要的最大电阻来选择电阻箱；列出开关S2断开和闭合时对应的闭合电路欧姆定律表达式，然后求解即可。
(2)根据实验电路应用欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求出电源电动势与内阻。
本题考查了测电源电动势与内阻实验、考查了测量电阻的实验，要注意正确根据题意明确实验原理；然后根据所对应的物理规律分析求解即可；对于图象分析问题，要注意根据物理规律确定公式，结合图象的性质分析斜率以及截距的意义。
R(Ω)
0
3.0
6.0
9.0
12.0
15.0
18.0
1I(A−1)
6.0
7.0
8.0
9.0
9.9
10.9
11.8
△U
△I
1.49−1.20
0.20
U
I
x
S
U
I
ρ
S