高考物理总复习实验创新增分专题十测定电源的电动势和内阻能力训练

1、 实验十 测定电源的电动势和内阻2能力训练*紧跟高考1 . (2017 江西重点中学联考)利用如图甲所示电路， 可用伏安法测定某一电源的电动势和内阻，其中虚线框为用灵敏电流计G改装的电压表 V, A为标准电流表，Ei为待测电源，S为开关，R为滑动变阻器。(1)已知灵敏电流计 G的满偏电流Ig=200 A,按图乙所示电路，用半偏法测定灵敏电 流计G的内阻rg,其中电阻 R约为1 k Qo为使测量值尽量准确，在以下器材中，电源 E应 选用,电阻R应选用,电阻R应选用 。(填器材前的字母)A.电源(电动势1.5 V)B.电源(电动势6 V)C.电阻箱(0999.9 Q)D.滑动变阻器(0500 Q

2、)E.电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(05.1 k Q)F.电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(051 k Q)(2)如果所得 R的阻值为300则图中被测电流计 G的内阻的测量值为 该测量值 实际值(填“大于” “小于”或“等于”)。(3)给灵敏电流计G串联一个阻值为 kQ的电阻就可以将该电流计 G改装为量程6 V的电压表。(4)由(2)确定灵敏电流计的内阻测量值与实际值差异后，将其改装成另一电压表 V(甲图虚线框所示)接入甲图电路进而完成甲图实验测量时，电压表 V测量值 实际值；电源E1电动势测量值 实际值。(均填“大于” “小于”或“等于”)答案 (1)B C F (2)3

3、00 小于(3)29.7(4)小于 小于解析 (1)半偏法测电阻要求保持干路电流几乎不变，因此为了减小实验误差，R应选阻值大的F,电源应选电动势大的 B;由实验原理知灵敏电流计的内阻 rg=R,故电阻 R应选 电阻箱Co(2)灵敏电流计的内阻 rg=R = 300 Q o闭合开关S2,保持R不变，调节 R3的阻值，电 流计的指针半偏时，电路中的总电阻减小，干路电流增大，由并联电路的电流关系知，通过 R的电流大于满偏电流的一半，由欧姆定律知，R小于R,故测量值小于实际值。（3）由欧姆定律得，灵敏电流计G串联电阻阻值 R=U, 6人300 Q = 29.7I g200X 10 AkQ。（4）灵敏电

4、流计的内阻测量值小于实际值，改装后电压表 V的实际内阻大于理论值，故电压表V的测量值小于实际值；由 E= U- Ir知，U-I图象中，图象在纵轴的截距表示电源电动 势，所以电源电动势的测量值小于实际值。2.某同学设想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻R的阻值、电流表 A的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求。（1）为了测量未知电阻R的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至（填“最大”或“最小”），然后闭合开关 K1,将开关K2拨至1位置，调节R使电流 表A有明显读数Io;接着将开关K2拨至2位置，保持 R不变，调节R,当调节R=34.2 Q

5、时，电流表A读数仍为Io,则该未知电阻的阻值 R=Q o（2）为了测量电流表 A的内阻 R和电源（内阻忽略不计）的电动势E,他将R的阻值调到 R=1.5R2调到最大，将开关 E拨至2位置，闭合开关 Ki；然后多次调节 R,并在表格中记录下了各次 R的阻值和对应电流表 A的读数I;最后根据记录的数据，他画出了如图乙 所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：;利用图象中的数据可求得，电流表A的内阻R=电源（内阻忽略不计）的电动势E=V。、 一，1R2 R+R答案(1)最大 34.2(2) _ = -E + E-0.5 4因为两种情况下电流表示数解析 （1）为了保护电路

6、，需要将电阻箱的阻值都调至最大。相同，R和R等效，所以 R=R = 34.20。 .一1 1 R + R . 1（2）根据闭合电路欧姆定律得：E=I（R + R+R）,解得=eR+E,故j-R图象的斜1. R+R .一 一 1 1-0.5 R+R . 一率为E，则纵截距为 E,代入数据可得：E= 2, E=0.5 ,解得E= 4 V, R= 0.5Q。.某研究小组同学要测量一个未知电源的电动势E及内阻r。手边的实验器材有：待测电源（电动势E约为4 V ,内阻r约为0.8 Q）,电压表V（量程为1 V ,内阻R约为1 k Q ）, 滑动变阻器 R(010.0 ),滑动变阻器 R(0100.0 )

7、,电阻箱 R(099.99 ),电阻 箱R4(02.999 k ),定值电阻R0(阻值为10 ),开关S,导线若干。(1)由于电压表V的量程太小，需将电压表量程扩大为3 V,则应测量此电压表的内阻 RV,该小组同学依据图甲电路进行测量，步骤如下：S断开，使滑动变阻器的滑动片P处于最左端a,并将电阻箱的阻值调为零；闭合S,将滑动变阻器的滑动片 P由左端缓慢向右滑动，当电压表的读数为满偏值时，滑动片P停止滑动；保持滑动变阻器的滑动片P位置不变，调节电阻箱的阻值使电压表的读数为满偏值的一半时，记下电阻箱的阻值R=9950。该实验中电阻箱应选用 ，滑动变阻器应选用 式填入器材所应的符号) 从以上步骤测

8、得的数据可得，要改装成量程为3 V的电压表，该电压表应串联的分压电阻 R?=Q 。(2)研究小组的同学利用题给的电压表 (表盘未改动)串联分压电阻Rb构成量程为3 V的 电压表后，设计了图乙的电路测量电源电动势E及内阻r。为了使电压表的读数随电阻箱的阻值改变而有较大的变化，在干路上连接了一个阻值为R的定值电阻，实验过程中通过改变电阻箱的阻值 R得到多组对应电压表的读数值U。导出的U与R的函数关系式为 ;由此作出U-R勺图象如图丙所示，得到图线的截距为b,斜率为ko则电源电动势的表达式为;内阻的表达式为。答案(1) R R 19901 j r+R-=()U E3E= br =k-Rb解析 （1）

9、该实验中电阻箱应选用R,滑动变阻器分压接法应选用R,由半偏法原理可3 V - 1 VR)=R1 V知电压表内阻FV= R=995 Q ,由电表的改装可知该电压表应串联的分压电阻 =1990 Q 。（2）由闭合电路欧姆定律E= 3U+警r + R）,整理得7 = -一截距b = -|,RU E REE斜率 k= -一, 解得 E= I， r=JR。Eb b. （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 ）,保护电阻R（阻值10 ）和R（阻值 5 Q）,滑动变阻器 R电流表A,电压表V,开关S,导线若干。待测电源实验主要步骤：将滑动变阻

10、器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；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 ；以U为纵坐标，I为横坐标，作 U-I图线（U、I都用国际单位）；求出U-I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(03 V ,内阻约15 k Q)B.电压表(03 V ,内阻约3 k Q)C.电流表(0200 mA,内阻约 2 Q)D.电流表(030 mA,内阻约 2 Q)(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

11、接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱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、R和R2表不待测电源的电动势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) ak kR解析 (1)电压表测量路端电压，测量中为了减小误差，通过电压表的电流越小越好，在量程一样(03 V)的情况下，其内阻越大越好，电压表选A;电路中的电流最大值大约为3 V用 -=200 mA,电流表选Co山十1 Q(2)滑片从左向右滑动时，电压表示数增大，说明滑片滑动时滑

12、动变阻器接入电路的电阻 变大，只有C项的接法符合上述情形。(3)因为U EI(r + R),所以U-I图线如图所示，斜率的绝对值k=r + R,故r = k R。横轴截距a = 则E= ak。 r.(安徽高考)根据闭合电路欧姆定律，用图甲所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中R是定值电阻，通过改变 R的阻值，测出 R两端的对应电压 U2,对所得的实验数1,1 据进行处理，就可以实现测量目的。 根据实验数据在77-R坐标系中描出坐标点， 如图乙所不。U2已知R=150请完成以下数据分析和处理。(1)图乙中电阻为 Q的数据点应剔除。(2)在坐标纸上画出；-R关系图线。U12(3)图线的斜率是

13、V 1 -由此可得电池电动势日=V。答案 (1)80.0 (2) 图见解析(3)4.44 X 10 3(4.42 X 10 34.46 X 10 3均正确)1.50(1.491.51 均正确)解析 (1)图中偏离图线较远的点要舍去，所以电阻为80.0 Q的数据点应剔除。(2)在坐标纸画一条平滑曲线，如图所示。A一，1.410.70113 i i 一，(3)图线的斜率 k=-V Q =4.44X10 V - Q ,根据闭合电路欧姆定律可得 O. , EX,- =U12，整理得7T= RKF: +2 , R 即 2 = 4.44X10 一3,则电池电动势 R + rvr r x RU2RHRExR

14、H曰1.50 V。. （2015 四川高考）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值 R。已知电池的电动势约6 V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表 A1（量程030 mA）;电流表 A2（量程0100 mA）;电压表 V（量程06 V）;滑动变阻器R（阻值05 ）;滑动变阻器R2（阻值0300 ）;开关S 一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：I .设计如图1所示的电路图，正确连接电路。n.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。 以U为纵轴，I为横轴，得到如图2所示的图线。出.断开开关，将 R改接在B、C之间，A与B直接相连

15、，其他部分保持不变。重复n的 步骤，得到另一条 U-I图线，图线与横轴I的交点坐标为（10,0）,与纵轴U的交点坐标为（0, U0）oI R回答下列问题：(1)电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(2)由图2的图线，得电源内阻 r=Q o(3)用10、U0和r表示待测电阻的关系式R=，代入数值可得 R。(4)若电表为理想电表，R接在B C之间与接在 A B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻 值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ,电压表示数变化范 围。(填“相同”或“不同”)答案 (1)A2 R (2)25(3) U0-r (4)相同 不同解析 (1)电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，滑动变阻器要达到限流效果，应选 R; 电池电动势为 6V,调节滑动变阻器，电路中最小电阻为几十欧姆，最大电流在一百毫安左 右，电流表选Aao，一 AU(2)由题图