（江蘇專用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第七章 實(shí)驗(yàn)八 測量電源的電動勢和內(nèi)阻練習(xí)（含解析）

實(shí)驗(yàn)八測量電源的電動勢和內(nèi)阻1.(2017海安中學(xué)月考)甲同學(xué)采用如圖所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)電阻。提供的器材:電壓表(03V)、電流表(00.6A)及滑動變阻器R、開關(guān)S、導(dǎo)線。(1)連好電路后,當(dāng)該同學(xué)閉合開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0,電壓表示數(shù)不為0。檢查各接線柱均未接錯,接觸良好,且電路未發(fā)生短路;他用多用電表的電壓擋檢查電路,把兩表筆分別接ab、bc和de時,示數(shù)均為0,把兩表筆接cd時,示數(shù)與電壓表示數(shù)相同,由此可推斷故障是。 (2)排除故障后,該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量,如表所示。并根據(jù)數(shù)據(jù)在空白的坐標(biāo)紙上作出如圖所示的U-I圖線,該圖存在多處不妥之處,請指出。(指出兩處不妥之處)I/A0.100.200.300.400.500.60U/V2.932.872.852.772.752.70 ;  。 該同學(xué)根據(jù)上表數(shù)據(jù)可測出電源的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=。 (3)為了在實(shí)驗(yàn)中保護(hù)電流表和調(diào)節(jié)電阻時使電壓表、電流表的示數(shù)變化均明顯,乙同學(xué)對甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了如圖所示的電路,電路中電阻R0應(yīng)該選取下列備選電阻中的哪一個?。 A.1B.5C.10D.20答案見解析解析(1)發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0,電壓表示數(shù)不為0,電流表或R處斷路,用多用電表的電壓擋檢查電路,把兩表筆分別接a、b,b、c,d、e時,示數(shù)均為0,把兩表筆接c、d時,示數(shù)與電壓表示數(shù)相同,知滑動變阻器R斷路。(2)由題圖可知,圖線幾乎分布在一個很小的區(qū)域內(nèi),原因是電壓U的取值范圍在2.703.00V之間,而U軸坐標(biāo)起點(diǎn)的選取從0開始顯然不妥;此外該同學(xué)建立坐標(biāo)系時沒有標(biāo)明單位也是不妥;還有畫圖線時應(yīng)盡量使更多的點(diǎn)落在直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡量對稱分布在直線的兩側(cè),偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)去掉,該同學(xué)作圖時沒有將不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)也是不妥。根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)表示電源的電動勢,圖線的斜率的絕對值表示內(nèi)阻,則可知E=2.98V,內(nèi)阻r=2.98-2.680.6=0.50。(3)保護(hù)電阻R0應(yīng)大約為R0=30.6=5,所以B選項(xiàng)正確。2.在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,該電源電動勢約為9V,內(nèi)阻約為5。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)物電路。(1)實(shí)驗(yàn)時,應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到。(選填“最大值”“0”或“任意值”) (2)改變電阻箱的阻值R,用電壓表(量程03V)分別測出阻值R0=10的定值電阻兩端的電壓U。下列三組電阻箱R的調(diào)節(jié)范圍取值方案中,比較合理的方案是。 A.3080B.300800C.30008000(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn),繪出的1U-R圖像是一條直線。若直線的斜率為k,在1U坐標(biāo)軸上的截距為b,則該電源的電動勢E=(用字母表示)。 (4)用這個方法測得的內(nèi)阻和真實(shí)值比較(選填“偏大”“相等”或“偏小”)。 答案(1)最大值(2)A(3)1kR0(4)偏小解析(1)為保護(hù)電壓表,實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將電阻箱的電阻調(diào)到最大值,讓電流從最小值開始變化。(2)根據(jù)歐姆定律,電路中的最大電流為Imax=U0R0=310A=0.3A,所以電路中的最大電阻可為Rmax=EImin=913Imax=90.1=90,所以電阻箱的最大值應(yīng)為R<90-10=80,所以合理的方案是A。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有:E=U+UR0(R+r),變形為1U=1ER0R+R0+rER0,所以k=1ER0,b=R0+rER0,解得E=1kR0。(4)由于利用歐姆定律求出的電流只是R0中的電流,由于電壓表的分流作用,電流的測量值偏小,所以內(nèi)阻的測量值偏小。3.(2018南通一模)用如圖甲所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻,定值電阻R1=16。(1)閉合開關(guān)S后,電壓表V1無讀數(shù),電壓表V2有讀數(shù),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路中存在斷路故障,則該故障可能在(選填“ab”“bc”或“cd”)兩點(diǎn)間。 (2)排除故障后,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,記錄多組電壓表的示數(shù)U1、U2,如表所示。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出U2-U1圖像。U2/V5.04.54.03.53.02.52.0U1/V0.661.001.331.882.002.322.68(3)由圖像可知,電源電動勢E=V,內(nèi)阻r=。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (4)實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是。 答案(1)cd(2)見解析圖(3)6.08.0(4)電壓表V1分流解析(1)電壓表V1無讀數(shù),電壓表V2有讀數(shù),說明V2與電源是連接的,故發(fā)生斷路的是cd。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法可得出對應(yīng)的圖像如圖所示。(3)根據(jù)電路圖由閉合電路歐姆定律可知E=U1+U2+U1R1r變形可得U2=E-r+R1R1U1由圖可知,圖像與縱軸的截距表示電動勢,故E=6.00V;圖像的斜率k=r+R1R1=6.0-2.02.6=1.5解得r=8.0。(4)本實(shí)驗(yàn)中由于電壓表V1分流作用而使測量電流偏小,從而出現(xiàn)誤差。4.(2018蘇北四市一調(diào))測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,電路如圖甲所示,MN為一段粗細(xì)均勻、電阻率較大的電阻絲,定值電阻R0=1.0,調(diào)節(jié)滑片P,記錄電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I及對應(yīng)的PN長度x,繪制了U-I圖像如圖乙所示。(1)由圖乙求得電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=。 (2)實(shí)驗(yàn)中由于電表內(nèi)阻的影響,電動勢測量值其真實(shí)值(選填“大于”“等于”或“小于”)。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可繪出UI-x圖像,如圖丙所示。圖像斜率為k,電阻絲橫截面積為S,可求得電阻絲的電阻率=,電表內(nèi)阻對電阻率的測量(選填“有”或“沒有”)影響。 答案(1)1.490.45(2)小于(3)kS沒有解析(1)由閉合電路歐姆定律可知:U=E-I(r+R0),則可知,圖乙中的圖像與縱坐標(biāo)間的交點(diǎn)表示電動勢,故E=1.50V;圖像的斜率的絕對值表示內(nèi)電阻,則r+R0=1.49-1.200.20,解得r=1.45-1.0=0.45;(2)由圖示可知,伏安法測電阻相對于電源來說采用電流表外接法,由于電壓表分流作用,電流表測量值偏小,當(dāng)外電路短路時,電流測量值等于真實(shí)值,電源的U-I圖像如圖所示,由圖像可知,電動勢測量值小于真實(shí)值,電源內(nèi)阻測量值小于真實(shí)值。(3)根據(jù)歐姆定律可知,電阻R=UI=LS,則可知k=S,解得=kS;若考慮電表內(nèi)阻,則圖像的斜率不變,所以得出的電阻率沒有影響。5.(2018江蘇六市一調(diào))測量某電源電動勢和內(nèi)阻,提供如下實(shí)驗(yàn)器材:A.待測電源(電動勢約12V、內(nèi)阻約1、最大允許電流2A)B.電流表A(量程1A)C.電流表G(量程1mA、內(nèi)阻約50)D.電阻箱(099999.9)E.滑動變阻器(020k)F.滑動變阻器(01k)H.滑動變阻器(050)J.定值電阻(阻值5)K.定值電阻(阻值100)L.開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)將電流表G改裝成電壓表,需要測量電流表內(nèi)阻Rg,實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的電路,實(shí)驗(yàn)步驟如下:連接好電路,閉合開關(guān)S1前,變阻器R1的滑片移到(選填“最左端”或“最右端”)。 閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)R1使電流表G滿偏。閉合S2,保持R1阻值不變,調(diào)節(jié)電阻箱R2的阻值,使得電流表G半偏,讀出電阻箱示數(shù)R,則電流表G的內(nèi)阻Rg=。 (2)將電流表G改裝成量程為15V的電壓表,已測得Rg=52.0,則與電流表G串聯(lián)的電阻箱R2的取值應(yīng)為。 (3)用圖乙電路測電源電動勢和內(nèi)阻,滑動變阻器R3選用,定值電阻R0選用。(選填器材序號) (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)作出電壓表讀數(shù)U與電流表A讀數(shù)I間的關(guān)系圖像(圖像未畫出),由圖像讀出I=0時U=12.1V,圖線斜率絕對值為5.9V/A,則電源電動勢E=V,電源內(nèi)阻r=。 答案(1)最左端R(2)14948.0(3)HJ(4)12.10.9解析(1)變阻器R1的滑片移到最左端時接入電路的電阻最大,故閉合開關(guān)S1前,變阻器R1的滑片移到最左端,閉合S2,電阻箱R2與電流表G并聯(lián),當(dāng)電流表G半偏時,即電流表中電流為原來的一半,則另一半電流流過電阻箱R2,電阻箱R2與電流表G中電流相同,故電阻值也相等。(2)將電流表G改裝成量程為15V的電壓表后,表的總電阻R=UIg=151×10-3=1.5×104,與電流表G串聯(lián)的電阻箱R2=R-Rg=14948。(3)滑動變阻器的總阻值小,便于精細(xì)調(diào)節(jié),故選H,因電流表量程為1A,定值電阻若選100,則測量電流的大小及大小變化范圍就非常小,故定值電阻應(yīng)選J。(4)由圖乙,將定值電阻等效為電源內(nèi)阻,I=0時,路端電壓即電動勢E=U=12.1V,圖線斜率的絕對值為等效內(nèi)阻的大小,則電源實(shí)際內(nèi)阻為r=(5.9-5)=0.9。7