2021届高三物理二轮复习实验部分测量电源电动势实验专题（含解析）

这是一份2021届高三物理二轮复习实验部分测量电源电动势实验专题（含解析），共29页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。

1．现用下列器材测量电源的电动势和内阻:
待测电源E(电动势约为4V);
电流表A(量程为0 ~0.6A，内阻不计);
电阻箱R(最大阻值为99. 9) ;
开关S;
导线若干。
(1)根据所给实验器材，画出实验原理图_________。
(2)根据实验原理，进行如下操作:调节电阻箱R的阻值，记录多组电流表的读数I和电阻箱的对应读数R，以为纵坐标，R为横坐标，根据测量数据作出的-R图像如图所示，则电源电动势E=________V，内阻r=_________。
(3)若考虑到实际电表有内阻，关于该实验的误差分析，下列说法正确的是_______。
A．电源内阻的测量值偏大
B．电源内阻的测量值偏小
C．电源电动势的测量值偏大
D．电源电动势的测量值偏小
2．一位同学利用手边现有器材，设计了一个既能测量待测电阻的阻值（约500Ω），又能测量电源E电动势的电路，如图所示：
其中R1：滑动变阻器阻值1000Ω；R2：电阻箱最大阻值999.9Ω
G：电流表量程3mA，内阻约50Ω
E：电源电动势约为3V，内阻很小但不可忽略
① 试写出测量电阻的实验步骤：________、_______
②在测出电阻的值后，再利用此电路测量电源E的电动势．
需要测量的物理量有：______
电源E电动势的表达式_______（用所测物理量表示）
3．用伏安法测电源电动势和内电阻，已知电流表内阻和电源内电阻相比，不可忽略，画出的（甲）、（乙）两种可供选用的测量电路．
（1）为提高电动势和内电阻的测量精度，应选用的电路是_____．
（2）由实验数据做出如图（丙）所示图线，则该电源的内电阻r=_____Ω．
（3）所测得的电源电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比较的情况是：E测_____E真；r测_____r真．（填“＞”或“＜”）
（4）误差出现的原因是_____．
4．在“测定电源电动势和内阻”的实验中：
(1)实验电路如图所示，请根据电路图连接实物图；______
(2)若根据实验数据作出如图所示的图象，则该电池的电动势______；内阻______；
(3)由于电压表、电流表均不是理想电表，则测量结果：电源电动势的测量值将______真实值，内阻的测量值将______真实值。（选填“大于”、“等于”、“小于”）
5．某同学用下列器材测电源的电动势和内阻，待测电源E（电动势约为3V，内阻约为2.5Ω）；电流表A（量程为0~0.6A，内阻很小）；电阻箱R（最大阻值99.9Ω）；开关S，导线若干．
（1）在虚线框中画出实验电路图_____，该同学根据正确的电路图，正确连接电路，规范操作；
（2）第一次测量：条件电阻箱R，示数为R1时，读取电流表示数I1；示数为R2时，读取电流表示数为I2，则电源电动势的计算式E=________，内阻的计算式r=_________．
（3）第二次测量：条件电阻箱R的阻值，记录多组电流表的读数I和电阻箱的对应读数R，以为纵坐标，R为横坐标，根据测量数据作出如图所示的图线，则电源的电动势E=______V，内阻r=____Ω．
（4）关于该实验，下列说法正确的是（__________）
A．由于电流表的内阻，会使电源内阻的测量值存在系统误差
B．由于电流表的内阻，会使电源电动势的测量值存在系统误差
C．第二次测量中的数据处理方式可知减小偶然误差
D．第一次测量中，若测有三组数据，则可求得电源电动势E和内阻r及电流表内阻RA
6．两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻。
方案(1)：用内阻为3kΩ、量程为1V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R，开关S测量一节干电池的电动势和内阻。
①由于干电池电动势为1.5V，需要把量程为1V的电压表扩大量程。若定值电阻R1可供选择的阻值有1kΩ、1.5kΩ、5kΩ，其中最合适的是____________。
②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图_______，并完成图（a）中剩余的连线______。
方案(2)：按照图（b）的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1=RA，保护电阻的阻值为R0，根据测得的数据作出图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E=____________，内阻r=____________。
7．两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻．
方案（1）用内阻为3kΩ、量程为1V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R1，开关S测量一节干电池的电动势和内阻．
①由于干电池电动势为1.5V，需要把量程为1V的电压表扩大量程．若定值电阻R1可供选择的阻值有1kΩ、1.5kΩ、2kΩ，其中最合适的是__________．
②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图__________，并完成图（a）中剩余的连线__________．
方案（2）按照图（b）的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1=RA，保护电阻的阻值为R0，若电流表读数为I，则通过电源的电流为_______ ．根据测得的数据作出图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E=_________ ，内阻r=______________ ．
8．小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图（a）的电路图。
a.电流表（量程，内阻很小）；电流表（量程，内阻）
b.滑动变阻器
c.两个定值电阻，
d.待测电阻
e.待测电源（电动势约为，内阻约为）
f.开关和导线若干
(1)根据实验要求，与电流表串联的定值电阻为___________。（填“”或“”）
(2)小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关，调节滑动变阻器，分别记录电流表的读数，得与的关系如图（b）所示。根据图线可得电源电动势___________，电源内阻___________。（计算结果均保留两位有效数字）
9．某同学利用伏安法测某一电池的电动势和内阻，已知电流表内阻和电源内电阻相比不可忽略．该同学分别依据甲、乙两种测量电路，测量出多组相关U、I数据，并作出如丙所示图线．
（1）请按如图甲所示的实验电路，在丁图上用笔画线代替导线，将缺少的两根导线补画上，使电路连接完整_______．
（2）若按照图甲所示的实验电路测得的电源电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比较的情况是：______；______填“”、“”或“”
（3）结合甲、乙两种测量电路，根据图丙所示图线数据，可知电源的电动势为______V，电源的内阻为______结果均保留三位有效数字
（4）将该实验待测电池标记为电池A；另外有一相同电动势，内阻为的电池标记为电池B，若选用这两种电池直接给一定值电阻供电，应选用______填“电池A”或“电池B”能使电源输出功率更大．
10．某课外小组用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的值。图中的电源电动势未知，电源内阻不计，电压表为理想电表，R为电阻箱。

（1）若要测量Rx的值，R至少需要取__________个不同的数值。
（2）若电压表每个分度表示的电压值未知，则用此电路测量Rx的值，R至少需要取__________个不同的数值。
（3）该课外小组多次改变R的电阻并测量对应的电压U，作出图像如图乙所示。图中直线的斜率为k，与轴的截距为b，则由图像可得Rx=__________。
（4）进一步分析图像还可得出电源电动势E=__________。
（5）若考虑电源、电压表内阻对实验的影响，本实验中Rx的测量值__________真实值。（选填“>”、“<”、或“=”）
11．图1为实验小组用安阻法测量电源的电动势和内阻的设计电路,已知电流表内阻很小，可忽略不计。某同学将两次测量所记录的多组数据绘制得到关系图线如图2所示。
(1)对比两次测量结果可知E1_______E2。(填“大于”“小于”或“等于”)
(2)第一次所测电源的电动势E1 =_______V,内阻r1=_______Ω(结果保留两位有效数字)
12．欲测量G表的内阻和一个电源的电动势E内阻要求：测量尽量准确、能测多组数据且滑动变阻器调节方便，电表最大读数不得小于量程的待测元件及提供的其他实验器材有：
A、待测电源E：电动势约，内阻在间
B、待测G表：量程，内阻在间
C、电流表A：量程2A，内阻约
D、电压表V：量程300mV，内阻约
E、定值电阻：；
F、滑动变阻器：最大阻值，额定电流1A
G、电阻箱：
H、开关S一个，导线若干
（1）小亮先利用伏安法测量G表内阻．
①图甲是小亮设计的实验电路图，其中虚线框中的元件是______；填元件序号字母
②说明实验所要测量的物理量______；
③写出G表内阻的计算表达式______．
（2）测出后，小聪把G表和电阻箱串联、并将接入电路的阻值调到，使其等效为一只电压表，接着利用伏安法测量电源的电动势E及内阻r．
①请你在图乙中用笔画线，将各元件连接成测量电路图，
（______）
②若利用测量的数据，作出的G表示与通过滑动变阻器的电流I的关系图象如图丙所示，则可得到电源的电动势______V，内阻______
13．甲乙两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0 ， 电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，甲同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，乙同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据．并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U﹣I直线．回答下列问题：
①根据图（b），可以求出定值电阻R0=________Ω，电源电动势E=________V，内电阻r=________Ω．（以上结果均保留2位有效数字）
②由于________（填“电流表分压”或“电压表分流”）的影响，测得的电源电动势比实际值偏小．
若用下列甲图方法测电源电动势和内阻，实验时改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用灵敏电流计测得对应的电流值I．多次测量后分别得到如图乙所示的﹣R关系图线．
由图线可知该电源的电动势E=________V，内阻r=________Ω．
14．某同学设计了如图所示电路，不仅可测量毫安表的内阻，还可以测量电源的电动势和内阻，使用的器材有：待测电源E、毫安表mA（满偏电流1mA、内阻未知）、电阻箱R0（0~999.9）、电阻箱R（0~99999）、两个开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线在图中完成实物电路的连接_________；
(2)测量毫安表的阻值时，先调节R至_______（选填“最大值”或“最小值”），闭合开关S1，调节R使电流表示数为1mA；然后闭合开关S2，调节R0使电流表示数为0.5mA；此时R0的值为99.0（已知）。则的测量值为_________；
(3)用该电路来测量电源电动势E和内阻r时，将R0调节到1.0，闭合开关S1、S2，调节R，得到R和对应毫安表电流I的多组数据，作出的图象，如图所示。则电源电动势_______V，内阻_______。
15．甲同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻和的阻值。器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻，待测电阻，电压表V（量程为，内阻足够大），电阻箱，单控开关，单刀双掷开关，导线若干。
(1)先测电阻的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合，将切换到a，调节电阻箱，读出其示数和对应的电压表示数。保持电阻箱示数不变，_____________，读出电压表的示数。则电阻的表达式为_____________。
(2)甲同学已经测得电阻，继续测电源电动势E和电阻的阻值，该同学的做法是：闭合，将切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，用测得的数据，绘出了如图乙所示的图线，则电源电动势________V，电阻_______（结果保留3位有效数字）。
(3)若考虑电压表内阻不是足够大，电源电动势E真实值________测量值，电阻真实值_______测量值。（填大于、等于或小于）
参考答案
1． 4 4 A
【详解】
(1)[1]由给出的仪表可知，实验中只给出了电流表和电阻箱，所以应采用电流表与电阻箱串联的方式进行测量；如图所示
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律可知
变形可得
则由图可知
联立解得
(3)[4]由等效电路可知，电源电动势的测量值等于电源没有接入电路时电源两端的电压，所以电动势的测量值与真实值相等，内阻的测量值为电源内阻与电流表的串联值，所以偏大，故A正确。
故选A。
2．第一步：将开关打到a位置闭合，适当调节滑动变阻器，使电流表指针指到某一位置 第二步：将开关打到b位置闭合，调节变阻箱，使电流表指针指到原来位置，读出此时变阻箱接入电路的电阻值R，即为待测电阻阻值 和
【详解】
①第一步：将开关打到a位置闭合，适当调节滑动变阻器，使电流表指针指到某一位置
第二步：将开关打到b位置闭合，调节变阻箱，使电流表指针指到原来位置，读出此时变阻箱接入电路的电阻值R，即为待测电阻阻值．
②改变变阻箱接入电路的电阻值，读出两组对应的电阻值、电流值，即和；
根据闭合电路的欧姆定律有：，
联立解得：电动势表达式
3．乙 1 ＜ ＜ 电压表分流
【详解】
（1）已知电流表内阻和电源内电阻相比，不可忽略，为减小实验误差，应采用图乙所示电路图．
（2）由图2所示图象可知，电源内阻；
（3）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．
（4）由图示图象可知，由于电压表的分流作用，所测电流小于通过电源的电流，电压表分流是造成误差的原因．
【点睛】
本题考查测量电动势和内电阻实验的数据的处理，要求能正确分析误差的来源，并能用图象法求出电势和内电阻．
4． 1.5 0.5 小于 小于
【详解】
(1)[1]电路图连接实物图
(2) [2][3]由闭合电路欧姆定律
和
可知，在图象中，纵轴截距为电动势的测量值，图线的斜率为电源内阻的大小；该电池的电动势
E=1.50V
内阻
(3)[4][5]误差产生的原因为电压表的分流使得电流表对干路电流的测量不准确，真实的干路电流比电流表的求数要略大，其大小由电压表的示数决定，因而真实的图线在此图线的上方，并随电压的减小而靠近，电动势和内阻的真实值都大于测量值，所以都填“小于”。
5． 3 3 AC
【详解】
（1）由给出的仪表可知，实验中只给出了电流表和电阻箱，所以应采用电流表与电阻箱串联的方式进行测量；如图所示
（2）根据闭合电路欧姆定律可知：，，联立解得：，；
（3）根据闭合电路欧姆定律可知，变形可得：，由图可知：，解得：E=3V，又，解得；
（4）A、因电流表存在内阻，所以测出的内阻中包含电流表内阻，由于电流表的内阻，会使电源内阻的测量值存在系统误差，故A正确；
B、电流表内阻对图象的斜率没有影响，所以测出的电源的电动势准确，故B错误；
C、采用图象法可以避免因读数造成的偶然误差；故第二次可以减小偶然误差，故C正确；
D、根据闭合电路欧姆定律可知，，，，根据数学规律可知，联立三组数据无法求出电流表内阻，故D错误．
故选AC．
6．
【详解】
(1)[1]内阻为的电压表分压为，根据欧姆定律的分压规律可知的电阻分压为，恰好满足测量电源电动势的要求，所以选择阻值为的电阻；
[2]采用伏阻法测量电源电动势和内阻，电路图如图所示：
；
[3]根据电路图连接电路：
；
(2)[4][5]根据闭合电路欧姆定律：
变形得：
根据图像的斜率和纵截距：
解得：
。
7．（1）①1.5kΩ （2）2I 2/k
【详解】
（1）①若将电压表改装为量程为1.5V的电压表，则需串联的分压电阻上的电压为0.5V，因电压表内阻为3kΩ，则需串联的电阻为1.5kΩ；
②电路图以及实物连线如图；
；
（2）若电流表读数为I，因R1=RA，则通过电源的电流为2I；由闭合电路的欧姆定律：，即，则； ，解得，
8．R2 3.0 2.1
【详解】
(1)[1]电源电动势为3V，应用定值电阻R1改装后电压表量程为0.6V，改装后电压表量程太小，定值电阻应选择R2；
(2)[2][3]由图示电路图根据实验步骤可知，电源电动势
整理得
由I1-I2图象可知
由图示图线解得，电源电动势为
电源内阻为
9．； < < 1.50 1.00 A
【分析】
(1)根据原理图可得出对应的实物图；(2)明确电路接法，根据电表内阻的影响分析误差情况；(3)根据实验原理进行分析，明确两种接法得出的电动势和内电阻的误差情况，从而分析准确的电动势和内电阻；(4)根据电源输出功率的性质进行分析，分析两电源能提供的电流，由P=I2 R可确定消耗的功率大小．
【详解】
（1）根据图甲可得出对应的实物图如图所示；
（2）图甲采用的是相对电源的电流表外接法，由于电压表的分流作用，使电流表示数偏小；而当外电路短路时，电压表分流可以忽略，因此可知，真实值和测量值作出的图象与横轴交点相同，但测量值偏左，则可知，测量出的电动势和内电阻均偏小；
（3）根据实验原理可知，采用图乙接法时，电动势是准确的，但由于电流表的内阻影响，所测出的内阻偏大，因此可知丙图中与纵轴交点较高的图象表示乙图得出的图象，由图可知，电动势为，而采用甲图时，短路电流是准确的，则可知，路端电压为时，电流为，则内阻；
（4）两电源的输出功率等于电阻R上消耗的功率，电源A接入时，电流较大，所以电源A的输出功率较大；
【点睛】
本题考查测量电动势和内电阻的实验，本题主要考查了误差分析和数据处理的方法，要注意两种接法的区别，明确甲图中测量值均偏小，而乙图中电动势准确但内阻偏大，且误差较大．
10．2 2 >
【详解】
（1）[1]．由电路图可知
因E和Rx未知，两个未知量，则要求解Rx至少应该取两组U和R的值；
（2）[2]．若电压表每个分度表示的电压值未知，则电压表的读数可表示为NU0（U0为每格的电压值），则
即
因为和Rx未知，两个未知量，则要求解Rx至少应该取两组N和R的值；
（3）（4）[3][4]．由
可得
则
解得
（5）[5]．若不计电源以及电压表内阻影响，则
若考虑电源、电压表内阻对实验的影响，则
解得
即本实验中Rx的测量值大于真实值。
11．大于 2.0 2.0
【详解】
（1）[1]根据闭合电路欧姆定律可知
变形可得
则由图像可知，图像的斜率
因为图②的斜率比①的大，所以
（2）[2]根据
得电源的电动势
（2）[3]图像与纵轴的交点为1.0
解得
12．E G表示数I， V表示数U 电路图见解析
【详解】
（1）[1]．G表本身可以测量通过的电流，但由题意可知，G表内阻较小，无法直接用电压表进行测量，故应与E：定值电阻R0串联后再与电压表并联；
[2][3]．同时由于两表量程偏低，且滑动变阻器阻值偏小，为了安全，采用滑动变阻器分压接法；故原理图如甲图所示；为了更好地保护电路，也可以与电阻箱串联后给G供电；故电路图可以是甲图中的任一个；
由欧姆定律可知
解得：
则要测量的量是： G表示数I，V表示数U；
（2）①[4]．将G表与电阻箱串联后，可以充当电压表使用，则其应并联在电源两端，滑动变阻器与电流表串联后即可进行测电源电动势和内电阻的实验，实物电路图如图所示：
②[5][6]．电源的路端电压
U=IG（200+2800）=3000IG
故图象与纵坐标的交点为500μA，则电源的电动势为：
E=500μA×3000=1.5V；
内阻
13．2.0； 1.5； 1.2； 电压表分流； 2.0； 0.5
【详解】
（1）从图象可以得出定值电阻R0的阻值为：R0=；
从甲同学的图象可以得出图象在U轴上的截距为1.50 V，即电源的电动势为1.50 V，图象斜率的绝对值为：，即电源的内阻为r=1.0Ω．
（2）由电路图可知，流过电源的电流要大于流过电流表的电流，可知电压表有一定的分流作用，由于电压表分流的影响，测得的电源电动势比实际值偏小；
由图甲所示图象可知，在闭合电路中，电源电动势为：E=I（R+r）=I（R0+R1+r），
则，
由数学知识得，纵轴截距表示，斜率表示电动势的倒数，由图示图线a可知：斜率k=0.5，则电源电动势E=2.0V，电源内阻r=0.5Ω．
【点睛】
本题考查测量电动势和内电阻实验的数据和定值电阻电流及电压数据的处理，并能用图象法求出电动势和内电阻．关键是找到函数关系，利用图像的斜率和截距进行讨论.
14． 最大值 99.0 20 4.01
【详解】
(1)[1]由电路图可知，毫安表和电阻箱并联，所以接线图如图所示
(2)[2]对于可变电阻R，在闭合开关S1之前，为了保护电路，让电路中电流尽量小，所以先调节R至最大值；
[3]由题可知，当闭合开关S2，调节R0使电流表示数为0.5mA，即R0分去一半的电流，所以可知此时毫安表的阻值等于R0的阻值，所以的测量值为99.0。
(3)[4][5]将调为，则可知流过的电流为流过电流表的电流的99倍，因此电路的总电流为100,由闭合电路欧姆定律可得
可得
结合图象可得
15．将切换到b 1.43 1.20 大于 大于
【详解】
(1)[1]由题意可知，本实验中没有给出电流表，故应是电压表与电阻箱求电源电动势和内电阻的；实验中应充分利用电阻值及串并联电路的规律得出表达式；为了多测数据，应再将S2切换到b；
[2]由欧姆定律可知
而电路电流相等，联立解得
(2)[3]根据
有
比照直线方程
有截距
所以
[4]斜率
又有
由题意可知，解得
(3)[5]因电压表内阻不是足够大，故此时电压表所测电压准确，所得电流I比真实值较小，由
可知，所测电动势小于真实值；
[6]电阻的测量阻值为
可知，电阻测量值小于真实值。