高考物理一轮复习对应演练实验增分专题10测定电源的电动势和内阻

实验十测定电源的电动势和内阻对应演练·迁移运用1．(2018·安徽四校摸底考试)下列器材组装一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．A．电压表V1(量程6V，内阻很大)B．电压表V2(量程4V，内阻很大)C．电流表A(量程3A，内阻很小)D．滑动变阻器R(最大阻值10Ω，额定电流4A)E．小灯泡(2A,7W)F．电池组(电动势E，内阻r)G．开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小．(1)请将设计的实验电路图在图甲中补充完整．(2)每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V，和电压表V2的示数，组成两个坐标点(I，U1)、(I，U2)，标到U－I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E＝__5.5__V、内阻r＝__1.0__Ω.(结果保留两位有效数字)(3)在U－I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为__64%__Ω，电池组的效率为__64%__.(结果保留两位有效数字)解析(1)在伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，电流表测流过灯泡的电流，灯炮两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小．本实验中调节滑动变阻器接入电路中的电阻变大时，电压表V1的示数增大，电压表V2的示数减小，则V1测路端电压，V2测灯泡两端电压．(2)电源的U－I图象是一条倾斜的直线，由题图乙可知，电源电动势E＝5.5V，电源内阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(5.5－3.5,2.0)Ω＝1.0Ω.(3)由题图乙所示图象可知，P为两图象的交点，此时两电压表的示数相同，此时滑动变阻器接入电路的电阻为0，可知此时灯泡两端电压UL＝3.5V，通过的电流I＝2.0A，小灯泡此时的电阻为RL＝1.75Ω.电池组的效率为η＝eq\f(I2RL,I2RL＋r)×100%≈64%.2．(2017·江苏常州模拟)在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，一位同学记录了6组数据，如下表所示.组别123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05(1)根据数据和实验要求选定所给仪器：电流表量程选__0～0.60__A，电压表量程选__0～3.00__V，滑动变阻器选__0～10__Ω.①干电池(E＝1.5V)；②直流电流表(0～0.60A，内阻0.1Ω)，(0～3.00A，内阻0.02Ω)；③直流电压表(0～3.00V，内阻5kΩ)，(0～15.0V，内阻25kΩ)；④滑动变阻器(0～10Ω，允许最大电流1.00A)；⑤滑动变阻器(0～1000Ω，允许最大电流0.60A)；⑥开关一个，导线若干．(2)在图甲中用笔画线连接实验电路．(3)根据记录数据在图乙所示的坐标纸上作U－I图线，并根据图线求出E＝__1.45_V(1.42～1.48_V均可)__，r＝__0.70_Ω(0.65～0.75_Ω均可)__.(4)利用U－I图线分析，测量结果与真实值比较，电动势__偏小__，内阻__偏小__.(选填“偏大”“相等”或“偏小”)解析(1)根据记录数据和电源、电压有效数字位数，电流表选0～0.60A量程，电压表选0～3.00V量程，滑动变阻器选择0～10Ω.(2)如图甲所示．(3)如图乙所示．描点作图，由图可得纵轴的截距为1.45V，图线的斜率为内阻，即r＝0.70Ω.(4)因电压表分流，测量的电流比干路上实际电流小，选取相同的路端电压，重新描点，实际的点应该水平向右平移，作出新的图线，如图中虚线所示．当外电路短路时，电压表不再分流，故横轴截距的短路电流不变．与原图相比，可见电动势偏小，直线斜率的绝对值也偏小，即电池内阻也偏小．3．(2017·天津卷)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1＝1.0kΩ，电阻R1＝9.0kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0Ω的电阻．①按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是__aa′__导线断开；若读数为零，则一定是__bb′__导线断开．②排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图．由I1－I2图象得到电池的电动势E＝__1.4__V，内阻r＝__0.5__Ω解析①用多用电表的电压挡测Uab′≠0，说明两表笔与电源两极间为通路，问题出在a、b′之间的含有电键的电路部分；若Uaa′≠0，说明aa′导线断路，若Uaa′＝0，说明导线bb′断开．②由于I2≫I1，故可将I2视为干路电流，则有I1(R1＋r1)＝E－I2(r＋R0)则I1＝eq\f(E,R1＋r1)－eq\f(r＋R0,R1＋r1)·I2，故从图线的截距和斜率可求得E＝1.4V，r＝0.5Ω..4．老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R1(阻值未知)，电压表V(量程为3.0V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．某同学连接了一个如图甲所示的电路，他接下来的操作是：a．拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图乙所示的位置后，将S2接到A，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S1；b．保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，闭合S1，记录此时电压表的读数(电压表的示数如图丙所示)，然后断开S1.(1)请你解答下列问题：图甲所示电阻箱的读数为__20.00__Ω，图丙所示的电压表读数为__2.80__V.由此可算出定值电阻R1的阻值为__5.45__Ω.(计算结果取三位有效数字)(2)在完成上述操作后，该同学继续以下的操作：将S2切换到A，多次调节电阻箱，闭合S1，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丁所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图象．由此可求得该电池组的电动势E及内阻r，其中E＝__2.86__V，电源内阻r＝__0.26__Ω.(计算结果保留两位有效数字)解析(1)电阻箱的读数等于各挡位的电阻之和，为20.00Ω；电压表读数应估读一位，为2.80V；根据部分电路欧姆定律可得eq\f(2.20V,20Ω)＝eq\f(2.80V,20Ω＋R1)，解得R1的阻值约为5.45Ω.(2)