2022高考物理微62 实验：测定电源的电动势和内阻

微专题62实验：测定电源的电动势和内阻

i.图像法处理数据是本实验重点.根据闭合电路欧姆定律找出图像的函数关系式，从而确定

图像斜率、截距等的意义2明确实验中目标测量量与实际测量量的关系，进行误差分析.

1.(2020.江苏盐城市三模)在“测量蓄电池的电动势和内阻”实验中：

(1)小明按图1甲所示的电路图进行实验操作，调整滑动变阻器测得5组电流和电压的数据，

如表中所示.

电流//A1.721.350.980.630.34

电压UN1.881.921.931.971.99

6

丙

图1

①请在图乙中作出蓄电池路端电压U随电流/变化的u—/图像；

②根据U-I图像得到蓄电池电动势E=V,内阻r=Q.(结果均保留小数

点后两位)

(2)实验时，小明进行了多次测量，耗费了较长时间，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.

(3)小明再次实验时发现电流表坏了，于是移去电流表，同时用电阻箱替换滑动变阻器.重新

连接实验电路，仍然通过U-/图像处理实验数据，测得电动势和内阻的值.

①请在图丙虚线框中连接出相应的电路；

②简要说明得到U-I图像中电流/数据的方法

答案⑴①见解析图②2.030.09(2)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

(3)①电路连接见解析②/=器

解析(1)①画出的U—/图像如图；

E=2.03V

\U2.03-1.88

1.72-0

(2)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.

(3)①移去电流表，同时用电阻箱R替换滑动变阻器，重新连接电路，电路图及电路连接如图

所示:

②根据①电路图和欧姆定律得1=*.

K

2.某同学利用以下器材测量一节干电池的电动势和内阻，实验原理如图2甲所示.

〃/V

图2

电压表V（量程3V,内阻约为10kQ）

电流表G（量程3mA,内阻/=100C）

滑动变阻器R（阻值范围0〜10C,额定电流2A）

定值电阻Ro=O.5C

开关S和导线若干

（1）该同学将电流表G与定值电阻R）并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流

表对应的量程是A（结果保留一位有效数字）.

（2）该同学利用上述实验原理图进行实验测得多组数据，以电流表G的读数/为横轴，以电压

表V的读数U为纵轴，绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出干电池的电动势E=

V,内阻r=Q.（结果均保留到小数点后两位）

⑶这样测得的电动势，内阻.（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）

答案（1）0.6（2）1.48（1.47〜1.49均可）0.84（0.76〜0.90均可）（3）偏小偏小

解析（1）当电流表G的指针达到满偏时，定值电阻Ro中的电流/&=吟=0.6人，改装后的

电流表对应的量程为/m=/g+//?□=3mA+0.6A=0.603A«0.6A.

（2）电流表改装后其量程扩大了200倍，即电路中的总电流是电流表读数的200倍，由闭合电

路欧姆定律有E=U+200Ir,对照题图乙，变换为y=E-200r/,图线在纵轴的截距等于干电

池的电动势，E=1.48V,图线的斜率的绝对值为200厂=Q,解得内阻r=0.84Q

Z.Dzx1U'

（3）由于电压表不是理想电表，则实际通过电池的电流大于改装后电流表的读数，可知测得的

电动势偏小，内阻偏小.

3.（2020・四川眉山市诊断洞学们利用西红柿自制了水果电池，现在通过实验测量水果电池的

电动势和内阻，

（1）甲同学采用图3（a）测量电路测量水果电池的电动势，用3V电压表测量结果如图（b）所示，

读数为V,测量结果比水果电池电动势（选填“偏小”“偏大”或“相等”）.

图3

（2）实验室可提供以下器材;乙同学设计了电路图测量水果电池电动势和内阻.

微安表（0〜300）IA，内阻Rg=100C）;电阻箱R（0〜9999C）；开关一个；导线若干.

①请在如图（c）所示的虚线框中画出乙同学设计的电路图；

②同学们完成了实验数据记录，通过图像法来分析数据，作出R与生的图像如图（d）所示，则

电源电动势为，水果电池的内阻为.（结果均保留三位有效数字）

答案（1）0.72（0.71〜0.75均可）偏小（2）①见解析图②1.22V（l.16〜1.22均可）250。

解析（1）电压表的分度值为0.1V,由题图（b）可知，电压表的读数为0.72V,由于误差，0.71〜

0.75V均可.

由于电池有内阻，则电压表测的为电源路端电压，则测量值小于电动势.

（2）由题所给器材可知，可用微安表和电阻箱进行测量，电路图如图

根据闭合电路欧姆定律有

E=/（/?+/+厂）变形得

E

R=~^—Rs—r

电动势等于图像斜率为

44

E=k=-V=1.22V

4—0.4

由于误差，1.16〜1.22V均可.

截距的绝对值为

7?g+r=35OQ

贝Ir=350100C=250C.

4.（2020.吉林长春市模拟）某同学要测定一电源的电动势E和内阻r,实验器材有：一个DIS

电流传感器（可视为理想电流表，测得的电流用/表示），一个电阻箱（阻值用R表示），一个开

关和导线若干.该同学设计了如图4甲所示的电路进行实验和采集数据.

乙

}/A-，

102030Rin

丙

图4

(1)该同学设计实验的原理表达式是E=(用人/、R表示).

(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到(选填“最大值”“最小值”或“任意

值”)，实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为Q

(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的泰一R图像，则由图像可求得，该电源的

电动势E=V,内阻r=C.(结果均保留两位有效数字)

答案(l)/(R+r)(2)最大值21(3)6.3(6.1〜6.4均可)2.5(24〜2.6均可)

解析(1)根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实脸的原理表达式是E=/(R+r).

(2)根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值.

根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2X1OQ+1X1C=21Q.

(3)由E=/(R+r)可得

I।4—1

,一R图像斜率等于k=-^=—~—V-1

/匕22—3.5

得E-6.2V,由于误差，6.1〜6.4V均正确

1r

彳一R图像的截距方=石=得

1乜0.4r^2.5C

由于误差，2.4〜2.6。均正确.

5.(2020•江西红色七校联考)为测定一电池的电动势和内阻，甲和乙两位同学先后用一套实验

仪器来测量电池的电动势和内阻，其中/?、Ro分别是电阻箱和定值电阻，Ro=2Q.实验时甲、

乙分别设计了如图5甲和乙所示的两个电路，实验记录电阻箱R的阻值以及对应电压表的示

数U.据实验记录的数据作出关系图线丙和丁.

⑴可以判断图线丁是利用图（选填“甲”或“乙”）电路进行实验所作出的.

⑵依据实验数据绘出的古V图线如图戊所示，则电源电动势E=V,内阻r=

Q.（计算结果均保留两位有效数字）

答案（1）乙（2）2.92.2

解析⑴对题图甲，由闭合电路欧姆定律有一力,可得昌备+隼F，所以图线

noK十助十/U匕Ko匕Ko

1IE

丙是利用题图甲电路进行实验所作出的；对题图乙，由闭合电路欧姆定律有）=,工：工，

可得/=4+年二），所以图线丁是由题图乙电路进行实验所作出的.

UL.匕K

-1

（2）由（1）中分析出的表达式，结合题图戊可知，1=0.34V,解得E=2.9V,空工="制必A-i；

HtLu.b

解得/*=2.2Q

6.（2020•天津市河西区3月调研）某同学要测量一节干电池的电动势和内阻.老师提供的以下

器材

A.电压表V（15V,内阻约为10kC）

B.电流表G（量程3.0mA,内阻&=10C）

C.电流表A（量程0.6A,内阻约为0.5C）

D.滑动变阻器凡（0〜20C,10A）

E.滑动变阻器R2(0〜100C，1A)

F.定值电阻R3=990。

G.开关S和导线若干

(1)用所给的器材在下面方框中画出实验的原理图;

(2)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是(填写

器材前面的编号)；

(3)该同学利用上述实验原理图测得以下数据，并根据这些数据绘出了如图6所示的图线，根

据图线可求出电源的电动势E=V(保留三位有效数字)，电源的内阻/-=

Q(保留两位有效数字).

序号123456

电流表G

1.371.351.261.241.181.11

(4/mA)

电流表A

0.120.160.210.280.360.43

(/2/A)

1.5

1.4

1.3

1.2

1.1

1.0

0.00