2018年高考考点完全题物理考点通关练：考点31 测定电源的电动势和内阻 练习使用多用电表 Word版含解析

考点31　测定电源的电动势和内阻

练习使用多用电表

考点名片

考点细研究：本考点命题要点：(1)测定电源的电动势和内阻、闭合电路的欧姆定律，用图象处理实验数据；(2)多用电表的构造、原理、使用方法和读数。其中考查到的如：2016年北京高考第19题、2016年四川高考第8题、2015年天津高考第9题、2015年江苏高考第10题、2015年安徽高考第21题(Ⅱ)、2015年四川高考第8题(2)、2014年全国卷Ⅰ第23题、2014年大纲卷第23题、2014年福建高考第19题、2014年北京高考第21题、2014年天津高考第9题、2014年重庆高考第6题等。

备考正能量：这两个实验是高考命题的重点和热点，重点考查测量电路原理、闭合电路欧姆定律、电路设计、仪器选择误差分析，多用电表的使用。题型和考查方式多样。预计今后还会重点考查。

一、基础与经典

1．在测定电池的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列仪器(电流表和电压表都是理想电表)，不能达到实验目的的是(　　)

A．一只电流表和一个电阻箱

B．一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器

C．一只电压表和一个电阻箱

D．一只电流表和一个滑动变阻器

答案　D

解析　一只电流表和一个电阻箱读出两组电流、电阻值，可求出两组相应电阻箱上的电压，便可求E、r；一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器，改变滑动变阻器的阻值，读出两组电流、电压值，便可求E、r；一只电压表和一个电阻箱读出两组电压、电阻值，求出干路电流值，便可求E、r。选项A、B、C均可以达到实验目的。

2. 如图所示，用多用电表测量直流电压U和测电阻R时，若红表笔插入多用电表的“＋”插孔，则(　　)

A．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表

B．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表

C．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表

D．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表

答案　B

解析　题图是多用电表电路结构示意图，无论是测电压U还是测电阻R，电流都是从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表，选项B正确。

二、真题与模拟

3．2016·北京高考]某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(　　)

A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器

B．一个伏特表和多个定值电阻

C．一个安培表和一个电阻箱

D．两个安培表和一个滑动变阻器

答案　D

解析　根据U＝E－Ir，要测出E和r，就要同时测出U和I，A、B、C三个选项都能满足要求；D选项只能测出电流I，不能测出电压U，所以选D。

一、基础与经典

4．某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：

电压表：V1(量程3 V，内阻RV1＝10 kΩ)

电压表：V2(量程15 V，内阻RV2＝50 kΩ)

电流表：G(量程3 mA，内阻Rg＝100 Ω)

电流表：A(量程3 A，内阻约为0.5 Ω)

滑动变阻器：R1(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)

R2(阻值范围0～1000 Ω，额定电流1 A)

定值电阻：R3＝0.5 Ω，R4＝10 Ω

(1)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(填写器材的符号)。

该同学发现所给的两个电流表的量程均不符合要求，他将电流表G进行改装，电流表G应与定值电阻________并联，改装后的电流表对应的量程是________ A。

(2)在如图所示的虚线框内，画出该同学实验连线时依据的实验原理图。

(3)电流表G改装后其表盘没有来得及重新刻度，该同学利用上述实验原理测得数据，以电流表G的读数为横坐标，以电压表V的读数为纵坐标绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E＝________ V(结果保留三位有效数字)，电源的内阻r＝________ Ω(结果保留两位有效数字)。

答案　(1)V1　R1　R3　0.603(填0.6或0.60均可)　(2)如解析图所示　(3)1.48　0.86(0.70～0.90之间即可)

解析　(1)一节干电池的电动势E＝1.5 V，故电压表应选择V1；为方便实验操作，滑动变阻器应选R1，它的阻值范围是0～10 Ω，电路中最小电流约为：Imin＝＝＝0.15 A，电流表A的量程是3 A,0.15 A不到该量程的三分之一，电流表量程太大，因此不能用电流表A。为了扩大电流表G的量程，应并联一个小电阻，故应与R3并联；改装后电流表量程：I＝Ig＋＝0.003 A＋ A＝0.603 A。

(2)由题意可知，电流表用表头进行改装，电压表并联在电源两端，原理图如图所示。

(3)由上可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍，图象的纵轴截距等于电源的电动势，由题图读出电源的电动势为：E＝1.48 V。

图线的斜率大小k＝r，由数学知识知：k＝ Ω＝0.86 Ω，则电源的内阻为：r＝k＝0.86 Ω。

5．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻，测量步骤如下：

(1)调节________，使电表指针停在________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。

(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)位置。

(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。

(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω。

(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。

答案　(1)指针定位螺丝　电流　(2)×1　(3)欧姆调零旋钮　电阻　(4)19.0

解析　使用多用电表欧姆挡，先机械调零。中值电阻约为15 Ω，测量20 Ω的电阻时，要使用×1的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19.0 Ω。

6. 如图为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300 μA，内阻Rg＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色。按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ，若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比将________ (填“变大”“变小”或“不变”)。

答案　红　5　变大

解析　由I＝及Ig＝知，指针指中央时，I＝Ig＝150 μA，Rx＝5 kΩ；欧姆表内阻R内＝Rg＋r＋R，当电池电动势变小、内阻r增大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig＝，欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表示数体现出来的，由I＝＝，可知当R内变小时，I变小，指针偏左，欧姆表示数变大。

7. 某学生实验小组利用图a所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：

多用电表；

电压表：量程5 V，内阻十几千欧；

滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；

导线若干。

回答下列问题：

(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点。

(2)将图a中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。

(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图b所示，这时电压表的示数如图c所示。多用电表和电压表的读数分别为________ kΩ和________ V。

(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零，此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ。

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图d所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________ kΩ。

答案　(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0

(5)9.00　15.0

解析　(1)欧姆表每次使用都需要将红、黑表笔短接进行欧姆调零。

(2)由于红表笔接欧姆表内置电源的负极，因此红表笔也应该与电压表的负接线柱相连，故应和1端相连。

(3)欧姆表读数需要“×1 k”倍率，因此电阻为15.0 kΩ。电流表示数3.60 V，最小刻度是0.1 V的需要精确到最小刻度的下一位。

(4)当滑动变阻器电阻为零的时候，欧姆表测得的是电压表的内阻，因此是12.0 kΩ。

(5)根据欧姆表中间刻度可以判断欧姆表的内阻为15.0 kΩ，根据(4)中的数据可知，当测内阻是12 kΩ的电压表时，电压表示数是4 V，所以I＝＝ mA，可得E＝I(RV＋R内)＝9.00 V。

二、真题与模拟

8．2016·四川高考] 用如图所示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U­I图线(U、I都用国际单位)；

④求出U­I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)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的接线柱

B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱

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

解析　(1)在此电路测量中，其误差来源于电压表分流，即需要电压表内阻远大于电源内阻，电压表应选A。当滑动变阻器R＝0时，Imax＝≈160 mA，电流表应选C。

(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑，电压变大，说明电阻变大，则一条导线接在电阻丝左端接线柱，另一根接在金属杆任意一个接线柱，C正确。

(3)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋I(R2＋r)，则U＝E－I(R2＋r)。U­I图线纵轴截距为电动势，故E＝ka，图线斜率的绝对值为电源内阻与R2之和，所以r＝k－R2。

9．2015·天津高考]用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：

A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω

B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω

C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ

D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ

E．滑动变阻器：0～1000 Ω，额定电流0.5 A

F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A

(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。(均填仪器的字母代号)

(2)如图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将______和__________相连、________和________相连、________和________相连。(均填仪器上接线柱的字母代号)

(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以________为横坐标。

答案　(1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h(3条连线必须全对)　(3)　(横纵坐标互换亦可)

解析　(1)由于被测电池组的电动势约4.5 V，因此电压表应选用D，由于电池允许通过的电流一般不超过0.5 A，因此电流表选用A，滑动变阻器起限流作用，为了方便调节，因此阻值不宜太大，选用F。

(2)考虑到电流表内电阻与电池组的内电阻相差不大，而电压表内电阻特别大，为了使测量误差尽可能小，需用电压表测量电流表和滑动变阻器的总电压，故还需在电路中用导线将a与d相连接，c与g相连接，f与h相连接，电路连接如图所示。

(3)若用电阻箱与电压表以伏阻法测电源电动势和内电阻，根据闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋r，变形得＝＋·，以为纵坐标，为横坐标，作出的图象是一条直线。

10．2015·江苏高考]小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。

(1)图1中电流表的示数为________A。

(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：

请根据表中的数据，在图2的方格纸上作出U­I图线。

由图线求得：电动势E＝______V；内阻r＝______Ω。

(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合。其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为________________________。

答案　(1)0.44　(2)U­I图线如图　1.60(1.58～1.62)　1.22(1.18～1.26)

(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大

解析　(1)由图可知，电流表的量程为0.6 A，精度为0.02 A，因此估读到0.01 A即可，所以电流表的示数为0.44 A。

(2)由图象与纵轴的截距得电动势为1.60 V，斜率即内阻为r＝ Ω＝1.22 Ω。

(3)如果一直保持电路闭合，干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大。

11．2015·安徽高考]某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100 μA、内阻为2500 Ω的表头，一个开关，两个电阻箱(0～999.9 Ω)和若干导线。

(1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表，则应将表头与电阻箱________(填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为________Ω。

(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图1所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表。

①根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中。并画出IR­I图线；

②根据图线可得电池的电动势E是________V，内阻r是________Ω。

答案　(1)并联　5.0　(2)①如图所示　②1.53　2.0

解析　(1)将表头与一个定值电阻R并联，就相当于一个大量程的电流表；根据欧姆定律得：Ug＝IgRg＝1×10－4 A×2500 Ω＝0.25 V，并联的电阻R＝＝5.0 Ω。

(2)根据闭合电路欧姆定律IR＝E－I(r＋RA)，根据图线得电源的电动势E＝1.53 V、内阻r＝－5＝2.0 Ω。

12．2014·重庆高考]某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。

(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图2所示，读数为________V，说明题中________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)正常。

(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图2相同，可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)。

答案　(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯

解析　(1)多用电表调至50 V量程最小分度为1 V，应估读到下一位，故接ac两点测量的是电源两端的电压，读数为11.5 V，可见蓄电池完好。

(2)断开开关，电压表指针不偏转，表明电压表被断路，开关闭合后，读数不变，表明蓄电池、保险丝、开关和多用表能组成完好回路，开关和保险丝无问题，发生故障的是小灯，小灯断路。

13．2017·湖南益阳检测]在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8 V,0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮。

(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。

①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)；

A．2.5 V  B．10 V   C．50 V      D．250 V

②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________。

A．A灯丝断开   B．B灯丝断开

C．d、e间连线断开    D．B灯被短路

(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，

①测试前，一定要将电路中的开关S________；

②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为________ Ω，此时测量的是________间电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为________ Ω。

答案　(1)①B　②A　(2)①断开　②6.0　e、f　12.7

解析　(1)①由于4节干电池串联后电动势为6 V，电压表量程应选10 V，B正确。

②灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e、f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A正确。

(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开，故填“断开”。

②温度高时灯丝的电阻大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)。欧姆表读数应该为6.0 Ω。由于A灯泡断路，电阻无穷大，而欧姆表示数为6.0 Ω，说明测量的应该是e、f间电阻。由R＝可求得电阻为12.7 Ω。

14．2016·河北衡水联考]某实验小组用如图甲所示电路测量一个水果电池的电动势和内阻。已知该电池的电动势E约为1 V，内阻为几百欧姆。所用的实验器材有：待测水果电池，电阻箱R(最大阻值9999.9 Ω)，改装的电压表V(量程1 V，内阻RV＝1 kΩ)，开关S和导线若干。

实验步骤如下：

①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；

②多次调节电阻箱，记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R；

③以为纵坐标，为横坐标，作 ­图线；

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。

回答下列问题：

(1)实验得到部分数据如下表所示，其中第二组数据的电压表及电阻箱的示数如图乙、丙所示，则表中数据为：①________，②________。

(2)在图丁的坐标纸上将所缺数据点补充完整，并作出图线。

(3)根据图线求得水果电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果保留三位有效数字)

(4)某同学把电压表看作理想电表，则由图线求得的________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

答案　(1)2.0　2.5　(2)如图所示　(3)1.00　500

(4)不变

解析　本题主要考查电源电动势和内阻的测量实验，意在考查考生的实验能力。

(1)电阻箱读数为500 Ω，①为2.0；电压表读数为0.40 V，②为2.5。

(3)由图知纵轴截距为1.5 V－1，斜率为500 A－1，由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ur，得＝＋·，即＝1.5 V－1，＝500 A－1，得E＝1.00 V，r＝500 Ω。

(4)由E＝U＋可得＝＋·，两种情况的图线斜率相同，即不变。