2020版高考物理一轮复习第八章 微专题61实验：测定电源的电动势和内阻

2020版高考物理一轮复习第八章 微专题61实验：测定电源的电动势和内阻

实验：测定电源的电动势和内阻 ‎[方法点拨]　(1)图象法处理数据是本实验重点.根据闭合电路欧姆定律找出图象的函数关系式，从而确定图象斜率、截距等的意义.(2)明确实验中需要测量的量与实际测量的量的关系，进行误差分析.‎ ‎1.某同学查阅电动车使用说明书知道自家电动车的电源是铅蓄电池，他通过以下操作测量该电池的电动势和内阻.‎ ‎(1)先用多用电表粗测电池的电动势.把电表的选择开关拨到直流电压50V挡，将两只表笔与电池两极接触，此时多用电表的指针位置如图1所示，读出电池的电动势为________V.‎ 图1‎ ‎(2)再用图2所示装置进一步测量.多用电表的选择开关拨向合适的直流电流挡，与黑表笔连接的是电池的________极(选填“正”或“负”).闭合开关，改变电阻箱的阻值R，得到不同的电流值I，根据实验数据作出－R图象如图3所示.已知图中直线的斜率为k，纵轴截距为b，则此电池的电动势E＝________，内阻r＝________.(结果用字母k、b表示)‎ 图2‎ 图3‎ ‎(3)他发现两次测得电动势的数值非常接近，请你对此做出合理的解释：________________________________________________________________________.‎ ‎2.(2018·黑龙江省哈尔滨市模拟三)在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图4甲所示的实验电路.‎ ‎(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接.‎ ‎(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到________(选填“a”或“b”)端.‎ ‎(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数.在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示.两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.‎ S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________(选填“A”或“B”)线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是____________________.由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E真＝________，r真＝________.‎ 图4‎ ‎3.(2018·江西省上饶市一模)为了测量一节干电池的电动势和内阻，某实验小组设计了如图5甲所示的电路，实验室准备了下列器材供选用：‎ A.待测干电池一节 B.直流电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为0.01Ω)‎ C.直流电流表A2(量程0～3A，内阻约为0.02Ω)‎ D.直流电压表V1(量程0～3V，内阻约为5kΩ)‎ E.直流电压表V2(量程0～15V，内阻约为25kΩ)‎ F.滑动变阻器R1(阻值范围为0～15Ω，允许最大电流为1A)‎ G.滑动变阻器R2(阻值范围为0～1000Ω，允许最大电流为2A)‎ H.开关 I.导线若干 图5‎ ‎(1)实验中电压表应选用________；电流表应选用________；滑动变阻器应选用________.(填字母代号)‎ ‎(2)实验小组在进行实验时，初始滑片P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上开关S后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表才有读数，于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图，如图乙所示，则根据图象可知，电池的电动势为________V，内阻为________Ω.‎ ‎4.(2018·山东省青岛二中模拟)某同学设计了如图6甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和电阻R1的阻值.实验器材有：待测电源(电动势为E，内阻为r)；待测电阻R1；电压表V(量程1.5V，内阻很大)；电阻箱R(0～99.99Ω)；开关S1；单刀双掷开关S2；导线若干.‎ ‎　　‎ 图6‎ ‎(1)先测量电阻R1的阻值，请将该同学的操作补充完整.‎ ‎①闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1‎ ‎②保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，读出电压表的示数U2‎ ‎③则电阻R1的表达式为R1＝____________.‎ ‎(2)该同学已经测得电阻R1＝4.95Ω，继续测量电源电动势E和内阻r的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的－图线，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(保留三位有效数字)‎ ‎5.(2018·广东省佛山市二模)某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻(约1.0Ω).‎ ‎(1)现备有下列器材：‎ A.待测的干电池一节 B.电流表(量程0～150mA，内阻Rg＝3.0Ω)‎ C.电压表(量程0～3V，内阻RV约1kΩ)‎ D.滑动变阻器R0(0～20Ω，1.0A)‎ E.电阻箱R(0～99.9Ω)‎ F.开关和若干导线 该同学发现上述器材中电流表的量程较小，他想利用现有的电流表和电阻箱改装成一块量程为0～0.6A的电流表，则电阻箱R的阻值应取________Ω，请在图7甲的虚线框内画出利用上述器材测量干电池电动势和内阻的实验电路图.‎ 图7‎ ‎(2)图乙为该同学根据合理电路所绘出的U－I图象(U、I分别为电压表和电流表的示数).根据该图象可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.‎ ‎(3)对本实验的理解正确的是________.‎ A.要减小实验误差，可以增大电源等效内阻 B.如果纵坐标从零开始，图线分布空间将更大 C.电压表的分流作用导致实验系统误差 D.由于电压表读数变化不大，读数不准确导致系统误差大 答案精析 ‎1.(1)12.0　(2)负　　 ‎(3)铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻，因此直接用表笔接在蓄电池的两极时，电表的读数非常接近电源的电动势 解析　(1)电压挡量程为50V，则最小分度值为1V，则指针对应的读数为12.0V.‎ ‎(2)作为电流表使用时，应保证电流由红表笔流进，黑表笔流出，故黑表笔连接的是电池的负极；由闭合电路欧姆定律可得I＝，变形可得＝＋·R，则由题图可知：＝b，＝k，则可解得E＝，r＝.‎ ‎(3)因铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻，因此直接用表笔接在蓄电池的两极时，电表的读数非常接近电源的电动势.‎ ‎2.(1)如图所示 ‎(2)a ‎(3)B　电压表分流　UA　 解析　(2)为保护电表，闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值最大，应滑至a端；‎ ‎(3)S2接1位置时，引起误差的原因是电压表的分流，使得电流的测量偏小，故电动势和内阻的测量值都偏小，所以作出的图象是B.‎ ‎3.(1)D　B　F　(2)1.5　0.5‎ 解析　(1)干电池电动势约为1.5V，电压表应选V1，由于电路中电流较小，因此电流表应选A1，为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的R1；‎ ‎(2)根据两图对应的x值相等时的电压和电流可知 当I1＝0.20A时，U1＝1.40V；当I2＝0.40A时，U2＝1.30V；根据U＝E－Ir，解得E＝1.5V，r＝0.5Ω. ‎ ‎4.(1)③R0　(2)1.43　1.05(1.06也正确)‎ ‎5.(1)1.0　见解析图　(2)1.48(1.46～1.49之间)‎ ‎0.85(0.84～0.88之间)　(3)AC 解析　(1)利用现有的电流表和电阻箱改装成一个量程为0～0.6A的电流表，则需要并联的电阻箱R的阻值应取R＝＝Ω＝1Ω，电路图如图所示.‎ ‎(2)若设通过电流表的电流为I，则干路电流为4I，由闭合电路的欧姆定律U＝E－4Ir；延长图线与两坐标轴相交，由图象可知：E＝1.48V；4r＝Ω≈3.4Ω，则r＝0.85Ω.‎ ‎(3)要减小实验误差，可以增大电源等效内阻，这样在变化相同电流时电压表示数的变化较大，选项A正确；如果纵坐标从零开始，图线分布空间将较小，选项B错误；电压表的分流作用导致实验系统误差，选项C正确；由于电压表读数变化不大，读数不准确导致实验偶然误差大，选项D错误.‎