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文档简介

2022年高考物理满分冲刺训练(广东地区专用)

训练06电学实验

说明

1.本训练分为六组,每组均按照广东省新高考题量设定,训练时应控制好时间。

2.每组训练后设置了问题反馈栏,做完每组,应做好充分的总结,达到事半功倍的效果。

第一组训练

1.某学习小组研究“不同的电阻测量方案对误差的影响现有器材为:电源、电流表(量程0.6A)、电压

表(量程3V)、待测定值电阻、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、开关、导线若干。实验步骤如下:

(1)用图甲和图乙电路分别测量待测电阻的阻值,请在图丙中按图甲用笔画线代替导线将电路补充完整

(2)将图丙中滑动变阻器的滑片P滑到端(填%”或了)闭合开关,调节滑动变阻器,记录测量数据;

(3)根据测量数据在U-/坐标系中描点作图,得到图丁中的图线。和6,则a线对应的测量值是C,a

线是采用图_______(选填“甲"或"乙")电路测得的结果,理由是(要求论述有依据)O

(4)为提高测量精度,在图甲电路中,用电流传感器代替电流表,电压传感器代替电压表,对同一电阻再次

进行测量。得到对应的U-/图线c,拟合直线及表达式见图戊,认为其测量值等于真实值。

测量值-真实值

(5)相对误差反映测量的可信程度,相对误差公式为5=xlOO%。由步骤(3)和(4)可得图线a

真实值

6.41甲a线对应的测量值大于h线对

应的测量值,测量结果偏大,采用电流表内接法27.4

【解析】由于电压表量程3V,所以接线柱接3V量程,电流表与待测电阻串联与电压表并联,则电压

表3V接线柱接在待测电阻右侧接线柱上,滑动变阻器采用限流接法,因下端已经连接电路,则待测电阻右

侧接线柱接在滑动变阻器的e端或/端,补充完整线路如图所示。

+31

(2)⑵闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P滑到接入电路阻值最大处,即滑动变阻器的滑片P滑到e端;

(3)[3]由图示图象可知,a线对应的待测电阻测量值是

A£=250-0Q=641Q

A/0.39-0

[4J⑶选择电流表的外接法,山于电压表的分流作用,电流表测量值大于流经《的电流值,测量结果偏小:

选择电流表的内接法,由于电流表的分压作用,电压表测量值大于凡两端的电压值,测量结果偏大;。线

对应的测量值大于人线对应的测量值,所以。线是采用电流表内接法,4线是采用图甲电路测得的结果;

(5)[6]结合图戊的U-/关系式可知待测电阻的真实值

=5.03Q

图线a的相时误差为

6.41-5.03

3=x100%=27.4%

5.03

2.(1)某次测量康铜丝的直径时螺旋测微器的示数如图甲所示,可知此次测得康铜丝的直径为mm。

图乙是测量康铜丝电阻的原理图,利用该电路图测出的电阻值比真实值_________(选填“偏大”或"偏小”)。

45

40

F1IF35

°30

(2)在测量阻值较大的某电阻R,的实验中,为了减小实验误差,并要求在实验中获得较大的电压调节范围,

(3)现用指针式多用电表的欧姆挡去测量某个二极管的正向电阻。实验前将多用电表调至“xl”挡,将红、

黑表笔短接,调节旋钮,使指针指在_______________(选填“电流表盘的零刻度处''或"电阻表盘的零刻度处”);

连接电路,并将黑表笔接二极管的(选填“正极”或"负极”)。

(4)用伏安法测量一阻值较小的干电池的电池电动势和内阻,实验电路图应选择图___________(选填“甲”

或"乙”)。根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像,则干电池的电动势E=V,

内阻r=Qo

【答案】1.880偏小B电阻表盘的零刻度处正极乙1.51.0

【解析】(1)口]螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm,可动刻度读数为0.01x38.0mm=0.380mm,所以康

铜丝的直径为1.5mm+0.380mm=1.880mm:

⑵题图乙中电流表采用了外接法,电压值是真实的,由于电压表的分流,电流值偏大,根据R=5■得测出

的电阻值偏小。

(2)[3]待测电阻值较大,在用伏安法测电阻时应该用电流表内接法,题干中要求实验中获得较大的电压调

节范围,故滑动变阻器要采用分压接法,选项B正确。

(3)[4]在进行欧姆调零时,应将红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指到电阻的零刻度处;

⑸根据多用表原理可知多用电表内部电源的正极与黑表笔接触,所以将黑表笔接二极管的正极。

(4)[6]选用甲电路图,测量值为电池阻值与电流表阻值串联值;选用乙电路,测量值为电池阻值与电压表

阻值并联值。因为电池内阻较小,所以选用乙电路误差较小;

⑺⑻由方程U=E-0,知图像纵轴截距表示电动势,图线斜率绝对值表示内阻,故E=1.5V,r=1.0nc

正确:___________小题错误:____________小题所用时间:_________

错题知识点分布:波粒二象性口原子结构口原子核口静电场口

恒定电流口磁场口电磁感应口交变电流口

错因分析:不会口题意理解错误口看错题目口计算错误口

第二组训练

1.某学校电工从市场买来一大捆粗铜导线,如图甲所示,他觉得其实际长度与所标的长度相差较大,为此

请物理科技兴趣小组同学帮助他通过实验进行检测。

(I)为了得到该铜丝的横截面积s,兴趣小组先用小刀割去铜导线外绝缘皮,再用螺旋测微器测定裸露的

铜丝的直径d,如图乙所示,则可读得“=mm。

(2)兴趣小组设计如图丙所示的电路来测定铜丝电阻,请根据电路图丙把图丁实物连接完整______o

(3)首先闭合开关Si,把开关S2拨向/,记下电压表的示数为Uo,接下来把开关S2拨向2,调节

使得电压表的示数为,此时电阻箱&的阻值为2.0。;

(4)根据研究小组设计方案,计算铜导线长度的表达式乙=(用铜导线的电阻R、横截面积S、

电阻率P表示),根据以上测得的数据可计算出该铜导线的长度为m。(己知铜的电阻率夕

=1.80x108dm,结果保留三位有效数字)。

【解析】(1)[1]螺旋测微器的读数为:固定刻度+可动刻度(估读)x精度值,由图可读出

d=2mm+0.0x0.01mm=2.000mm

(2)[2]采用等效替代法来测铜丝的电阻所以实物图完整连接如下图

(3)⑶⑷采用等效替代法来测铜丝的电阻的步骤:首先闭合开关把开关S2拨向1,记下电压表的示数

为Uo,接下来把开关S?拨向2,调节电阻箱电阻,使得电压表的示数为U。,此时电阻箱0的阻值为2.0C。

(4)[5]由电阻定律可得

RS

P

[6]横截面积

S=—Ttd

4

代入数据可解得

2.某同学从下列给出的实验器材中选择了部分器材.,设计了能够测量电流表Gi内阻〃的电路,如图甲所

示。可供选择的器材如下:

A.待测电流表G-量程为。〜1mA,内阻约为300。

B.电流表G2:量程为0〜10mA,内阻约为30。

C.定值电阻一:阻值为30。

D.定值电阻二:阻值为200c

E.滑动变阻器一:阻值范围为0〜1000。

F.滑动变阻器二:阻值范围为0~20。

G.干电池E:电动势约为1.5V,内阻很小

H.开关S及导线若干

(1)为尽可能准确地测量电流表Gi的内阻并能测得多组数据,电路中定值电阻R。应选滑动变阻

器R应选。(填写器材前面的字母序号)

(2)请根据电路图甲用笔画线代替导线,在图乙中将实物图补充完整。()

(3)实验步骤如下:

①连接电路(为电路安全,先将滑动变阻器滑片P调到左端);

②闭合开关S,移动滑片P至某一位置,记录Gi和G2的读数,分别记为//和/2;

③多次移动滑片,记录各次Gi和G2的读数//和/2;实验过程中某次电流表Gi的示数如图丙所示,请将其

读数填在下面的表格中:

///mA00.150.240.400.550.64—

/2/mA01.62.54.05.66.57.6

④以//为纵坐标,/2为横坐标,将最后一个点描绘在图丁的坐标纸中并作出小/2图线。根据图线斜k

及定值电阻&,得到待测电流表Gi的内阻表达式为尸o(用&、R。表示),其数值大小为C。

(计算结果保留三位有效数字)

【答

【解析】(1)[1]根据欧姆定律可得

&=233c

1-I

故凡应选阻值为30c的定值电阻。

故选C。

⑵滑动变阻器采用分压式接法,为了方便调整减小误差,应选择最大阻值为20c的。

故选F。

(2)[3]实物图的连接如图所示

S

(3)③[4]电流表Gi的最小分度为0.02mA,故该电表的读数为0.76mA。

④[5]将表中的数据描绘在坐标系中,作出/厂/2图线如图所示

[6]根据欧姆定律可得

/环=(,2-/|泗)

整理得

图像的斜率为

k=.

9+4

解得

[7]根据图像可得

人皿=0.1

4.0-0

代入上式解得

4=270Q

正确:___________小题错误:____________小题所用时间:_________

错题知识点分布:波粒二象性口原子结构口原子核口静电场口

恒定电流口磁场口电磁感应口交变电流口

错因分析:不会口题意理解错误口看错题目口计算错误口

第三组训练

1.某物理兴趣小组利用如图甲所示电路测量电流表的内阻及电源的电动势与内阻。实验中提供的器材如图

乙所示。为了精确地完成实验测量,该小组成员设计了如下实验操作步骤:

①按图甲所示,连接好电路实物图,将电阻箱接入电路的阻值调至最大;

②闭合开关S1,断开开关邑,调节电阻箱,记录电流表ArA?的示数分别为4(两示数存在一定的偶

然误差),电阻箱此时接入电路的电阻为";

③保持开关用闭合,将开关邑连接1,调节电阻箱,使电流表A1的示数仍为/一电阻箱此时接入电路的电

阻为氏2;

④保持开关加闭合,将开关S?连接2,调节电阻箱,使电流表A2的示数仍为右,电阻箱此时接入电路的电

阻为冬;

⑤保持开关酬闭合,且开关邑连接2,多次调节电阻箱接入电路的阻值R,记录每次调节后电流表A?的示

数/,根据所测数据,作出;-R图像,如图丙所示。

根据实验操作步骤,回答下列问题:

(1)由图甲所示电路图,将图乙所示的实物图连接成完整的电路;()

(2)电流表的内阻&,=,电流表A?的内阻%,=;

(3)电源的电动势E=,电源的内阻「=»

【答

R、_R\

b-ab-a」

(2)[2]⑶闭合开关S「断开开关S?时,根据闭合电路欧姆定律有

E

A=

「+N+勺+WA,

E

1=

2r+RH

闭合开关%,将开关S2连接1时,有

保持开关S1闭合,将开关S2连接2时,有

RN=R3_0,%=R2-Rl

(3)[4]⑸根据闭合电路欧姆定律有

IR=E-I(r+RQ

厂+%

IEE

结合题图丙有

1

——-b----a『+队

EE

解得

lCClCr,„

EF'r

2.小明同学想探究多用电表欧姆调零电阻阻值的最大调节范围,他进行了以下实验操作:

(1)小明首先调节旋钮_______(选填"A”、“8”或“(T)使指针指到图乙中。位置;

(2)将电阻箱的阻值调到最大,并按图甲连接好电路,此时电阻箱接线柱P的电势比Q(填“高”

或“低

(3)将旋钮C拨到Rx1挡,并将旋钮2顺时针旋转到底(此时欧姆调零电阻的阻值最小),然后调节电

阻箱的阻值,直至表盘指针指到电流满偏刻度值处,读出此时电阻箱的阻值为Q;继续调节电阻箱的阻值,

直至表盘指针指到图乙中的6处,读出此时电阻箱的阻值为&;则此时该多用电表Rx1挡的总内阻为

(用昭和心表示);

(4)最后将旋钮B逆时针旋转到底(此时欧姆调零电阻的阻值最大),并将电阻箱的阻值调到0,此时电表

指针指到图乙中的c处,则此时流过表头的电流与满偏电流的比值为;

(5)该多用电表欧姆调零电阻阻值最大值和最小值的差为(用R/和生表示)。

【答案】A低R2-1R,蒋誓&

【解析】(1)[1]要让多用电表指针未指在表盘最左侧零刻度位置,应进行机械调零,故选A。

(2)⑵由于选择的是多用电表的电阻档,则黑表笔接的是多用电表内部电源的正极,则。端电势高,即接

线柱P的电势比。低。

(3)[3]根据欧姆表的测电阻原理有

E=l(Ro+Rx)

其中凡为欧姆表在该档位时的内部总电阻,心为待测电阻。由上式可知接入不同的Rx变有不同的/值,

则根据/和心的对应关系可在表头上把不同的电流对应的电阻值标出来,即制作出欧姆表表盘,根据以上

分析当表盘指针指到电流满偏刻度值处,读出此时电阻箱的阻值为幻,有

E=I/Ro+Ri)

当表盘指针指到图乙中的。处,读出此时电阻箱的阻值为此,有

E=,(K,+&)

整理有

Ro=R2-2Ri

(4)[4]将旋钮3逆时针旋转到底(此时欧姆调零电阻的阻值最大),并将电阻箱的阻值调到0,此时电表

9

指针指到图乙中的C处时,由图知此时流过表头的电流为彷,则此时流过表头的电流与满偏电流的比值

(5)[5]当电表指针指到图乙中的c处有

综上该多用电表欧姆调零电阻阻值最大值和最小值的差为

正确:小题错误:小题所用时间:

错题知识点分布:波粒二象性口原子结构口原子核口静电场口

恒定电流口磁场口电磁感应口交变电流口

错因分析:不会口题意理解错误口看错题目口计算错误口

第四组训练

1.太阳能电池在有光照射时,可以将光能转化为电能,在没有光照射且未储存电能时可视为一个电阻。某

同学想描绘某太阳能电池在没有光照(未存储电能)时的伏安特性曲线。

(1)该同学先将该太阳能电池用不透光的黑色器件盒封好,然后用多用电表粗测其电阻。先选用多用电表欧

姆挡“xio”挡位,欧姆表内部结构如图甲,开关S接(选填“3”或"4”),欧姆调零后进行测量,其指针

偏转如图乙a所示,换用(选填“xl”或“xioo”)挡位重新进行欧姆调零后测量,指针偏转如图乙中b

所示,可以粗略得出此时太阳能电池的阻值为C;

(2)该同学利用电动势为3V的直流电源E、量程为3V的电压表(内阻约为3k。)、量程为6mA的电流表(内

阻约为5C)、滑动变阻器R以及开关导线等进行实验,则本实验应该采用的实验电路设计图为;

(3)根据实验数据,该同学描绘出该太阳能电池的伏安特性曲线如图所示,请简要描述一下其伏安特性:

【答案】31001000C电压小于L5V时该太阳能电池不导通;电压超过1.5V时,该太阳能电

池随着电压的增大电阻急剧减小

【解析】(1)⑴⑵⑶开关S接3,欧姆调零后进行测量,由图可知指针偏转过小,则倍率过小,应该换用“xlOO”

挡位重新进行欧姆调零后测量;得出此时太阳能电池的阻值为10xl00Q=1000Q;

(2)[4]因太阳能板的电阻远大于安培表的内阻,可知应采用电流表内接法,滑动变阻器用分压式,则电路

选C;

(3)[5]由/-U图像可知,电压小于L5V时该太阳能电池不导通;电压超过1.5V时,该太阳能电池随着电压

的增大电阻急剧减小。

2.某实验小组做测量金属丝的电阻率实验,他们准备好了一些器材:两节干电池,2个单刀单掷开关,电

阻箱和滑动变阻器(可调范围均合适),导线若干,灵敏电流计(量程为10mA),安培表(量程为0.6A),

螺旋测微器,待测金属丝。

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,如图1示数为。

(2)因为没有准备电压表,计划将灵敏电流计改装成电压表,用图2所示电路测定灵敏电流计的内阻,步

骤为:

①闭合开关,和加,调节滑动变阻器和电阻箱,使两电流表适当偏转并记录示数,此时电阻箱的阻值为20。;

②和保持闭合,断开邑,保持滑动变阻器的滑片位置不变,反复调节电阻箱,使得安培表的示数和(1)中

记录示数相同,此时电阻箱阻值为15C,则灵敏电流计的内阻值为夏。

(3)按如图3连接好电路测金属丝电阻,计划将灵敏电流计改装成量程为3V的电压表,则电阻箱阻值调

(4)记录两表的示数分别为0.5A,5mA,金属丝长度为50.00cm,由此计算,该金属丝的电阻率为

(用科学计数法表示,保留1位小数)。

【答案】0.645mm(0.643~0.648都给分)602402.0x10^2m

【解析】螺旋测微器的读数是固定刻度与可动刻度两部分组成,所以金属丝的直径为

D-0.5mm+14.5x0.01mm=0.645mm

(2)⑵根据题意可知两次的总电阻相等,内阳R*与20Q并联后阻值为15。,根据

4x20

%=

6+20

解得

R=60。

s

(3)[3]串联分压电阻小,根据欧姆定律则有

10mAx(R«+6J=3V

解得

R()=240Q

(4)[4]根据欧姆定律有

R心(埠+凡)

又有

2=将

STTD2

代入数据得

<i

/7=1.98xl0'®2.0xl0^Qm

正确:___________小题错误:____________小题所用时间:_________

错题知识点分布:波粒二象性口原子结构口原子核口静电场口

恒定电流口磁场口电磁感应口交变电流口

错因分析:不会口题意理解错误口看错题目口计算错误口

第五组训练

1.同学们准备测定一节干电池的电动势和内阻。分为两个研究小组,各自设计了探究实验。一小组设计了

图甲所示的电路,其中定值电阻R约为3C,标有长度刻度的电阻丝讹单位长度电阻为此,电流表内阻不

计。

(2)用游标卡尺测量电阻丝的某次长度L,示数如图丙所示,则乙=mm.,最后该小组同学根据实验

数据描绘;-L函数图像如图丁所示,根据斜率和截距求解电动势和内阻。

Ocm12345

山山1山山山I

01020游标尺

(3)另一小组设计的实验电路如图戊所示,根据部分实验数据分别作出了电压表读数U与X、电流表读数

/与x的关系图,则根据图像可知,电池的电动势为V,内阻为

0.50(0.48-0.53)

【解析】(1)[1]实物连线如答图所示

(2)[2]游标卡尺的主尺读数为游标尺上“10”刻度线和主尺上刻度线对齐,最终读数为

L=11.50mm

(3)[3]⑷山题图戊可知当人=0.20A时,q=1.40V,骷=0.40A时,C72=1.30A,根据

U=E-Ir

可得

1.40V=E-0.20Ar

1.30V=E-0.40Ar

解得

1.50V

r=0.50Q

2.随着全世界开始倡导低碳经济的发展,电动自行车产品已越来越受到大家的青睐,某同学为了测定某电

动车的车电池的电动势和内电阻,设计了如图(甲)所示电路,提供的实验器材有:

A.电动车的车电池一组,电动势约为12V,内阻未知

B.直流电流表量程300mA,内阻很小

C.电阻箱R,阻值范围为0〜999.9。

D.定值电阻凡,阻值为10。

E.导线和开关

(1)当他闭合开关时发现,无论怎样调节电阻箱,电流表都没有示数,反复检查后发现电路连接完好,估

计是某一元件损坏,因此他拿来多用电表检查故障,在机械调零后,他的操作如下:

①将多用电表选择开关置于xlC挡,欧姆调零后,红黑表笔分别接《两端;

②将多用电表选择开关置于xlOC挡,将红黑表笔分别接电阻箱两端;

上述操作中,有两个重要遗漏,请补充;

修改正确操作后,步骤①中的示数为10。,步骤②中指针读数如图(乙)所示,则所测阻值为C,

然后又用多用电表分别对电源和开关进行检测,发现电源和开关均完好。

由以上操作可知,发生故障的元件是。

(2)在更换规格相同的元件后重新连接好电路。

(3)改变电阻箱的阻值R,分别测出通过阻值为K,=10C的定值电阻的电流I,下列三组关于R的取值方

案中,比较合理的方案是(选填方案编号或"3”)。

方案编号电阻箱的阻值R/C

1300.0250.0200.0150.0100.0

2100.085.070.055.040.0

340.030.025.020.015.0

(4)根据实验数据描点,绘出的!图象是一条直线若直线的斜率为k,在《坐标轴上的截距为乩则该电

A1

源的内阻尸(用鼠力和用)表示)

【答案】断开电源开关s换挡后先欧姆调零70电流表2凡

k

【解析】(1)②⑴断开电源开关S;

⑵将多用电表选择开关置于X10C挡,要先欧姆调零后;

[3]欧姆表表盘读数为“7.0”,倍率为“x10”,故所测阻值为70C:

[4]故障检测时,除电流表外其余部分均没有问题,故问题只能出在电流表处;

(3)[5]为减小电流表的读数误差,电流表指针偏转角度应该尽量大于三分之一,即电流范围为

100mA</<300mA,根据欧姆定律,总电阻范围为1200^40。,扣除定值电阻10C,即电流表内阻和电源

内阻加上电阻箱电阻应该大于等于30。而小于等于110。,由于电流表内阻不计,故应该选方案2;

(4)[6]根据闭合电路欧姆定律,有

E=l(r+Ro+R)

为对比-次函数R相当于x,工相当于hJ相当于y,k(r+/?0)相当于匕;解得

E1

片"=2。

正确:___________小题错误:____________小题所用时间:_________

错题知识点分布:波粒二象性口原子结构口原子核口静电场口

恒定电流口磁场口电磁感应口交变电流口

错因分析:不会口题意理解错误口看错题目口计算错误口

第六组训练

1.小明家里有一台小型的风扇灯,额定电压5.0V,额定功率约为2.5W,他想利用实验室的器材描绘出这

台风扇灯的伏安特性曲线。在实验室中找到了导线、开关,还有以下器材:

A.电源及电动势为6.0V

B.电流表A-量程0〜0.6A,内阻彳约为0.5C

C.电流表A?:量程150mA,内阻为弓=5。

D.定值电阻N=10。

E.定值电阻6=40。

F.滑动变阻器/?.,:最大阻值100Q

G.滑动变阻器尺:最大阻值10C

(1)为了便于调节,且能够实现在。〜5.0V范围内对风扇灯两端电压进行测量,实验中滑动变阻器应选用

为尽可能精确测量实验数据,应选用定值电阻,将电流表改装成电压表使用。(均选填

器材前的字母序号)

(2)请帮助小明根据题中所给实验器材设计实验电路,并在甲图中将电路设计图补充完整(风扇

灯用M表示)(注意请在图中标上所用元件相应的符号)

(3)该同学在实验过程中发现,小风扇灯在电流表读数小于0.15A时灯亮但风扇不能转动。他通过实验描

绘出A图象如图乙所示,其中L为电流表A1的读数、乙为电流表A2的读数。由实验数据可得”为0.10A

时乙为10mA。则灯亮但风扇不能转动时小风扇灯的电阻为o(计算结果保留两位有效数字)

【答案】GEC5.0Q

【解析】(1)[1]额定电压5.0V,额定功率约为2.5W,风扇灯的额定电流为

p25

—=—A=0.5A

U5

因此选用电流变A-

因电压表需从。开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,而风扇灯的电阻大约为

U2

/?=—=10Q

P

则滑动变阻器选择总电阻为10C的误差较小,即选G;

⑵⑶由于没有电压表,则必须通过电流表与电阻来改装,因电源电动势为6.0V,则电流表A?与固定电阻号

改装成电压表,即选CE;

(2)[4]因电压需从0开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,风扇灯的电阻约为10Q,远小于电压表内

阻,属下小电阻,电流表采用外接法,电路如图

(3)[5]风闹灯在在电流表读数小于0.15A时灯亮但风扇不能转动,属于纯电阻,根据L为0.10A时乙为

10mA,则风扇灯电阻为

/?M=M^152=5.0Q

2

2.某同学准备测量电池组的电动势和内阻。除被测电池组、开关、导线若干外,还有下列器材供选用:

A.电压表V1(量程为15V,内阻约为10000C)

B.电压表V?(量程为6V,内阻约为3000Q)

C.电阻箱R(0~99.9C)

D.定值电阻凡=10。

E.定值电阻&=1000。

(1)该同学首先用多用电表的直流10V挡粗略测量电池组的电动势,电表指针如图甲所示,则该电表读数

为V。

(2)已知电池组的内阻约为1C,为准确测量电池组的电动势和内阻,该同学设计了如图乙所示的电路图

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