2019年高考物理双基突破：专题17-实验：测定电源的电动势和内阻（精练）含答案解析

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1、1某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻（1）请在虚线框中画出实验的电路图。（2）实验的主要步骤如下：检查并调节电压表指针指零，将开关 S 断开，按照电路图连线。调节电阻箱 R 的阻值至_。将开关 S 闭合，逐渐调节电阻箱的阻值使电压表指针有足够的偏转，记下此时电阻箱的阻值 R 和电压表的示数 U。改变电阻箱的阻值，测出几组 U 及 R 的数据，作出 的图线如图所示（单位为国际单位制单位） 。1R 1U（3）由作出的 图线可求得电动势 E_V ，内阻 r_。 （结果保留两位有效数字）1R 1U【答案】 （1）见解析（2）最大值（3）3.3 V（3）由闭合电路欧姆定律 EU r，得到

2、 ，由图象在纵轴上截距的绝对值得内阻 r1.0 UR 1R Er1U 1r，由图象斜率可得电动势 E3.3 V 。 3甲同学采用如图所示的电路测定电源的电动势和内电阻。提供的器材：电压表（03 V） 、电流表（00.6 A）及滑动变阻器 R、电 键 S、导线。（1）连好电路后，当该同学闭合电键 S，发现电流表示数为 0，电压表示数不为 0.检查各接线柱均未接错，接触良好，且电路未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两 表笔分别接 ab、bc 和 de 时，示数均为 0，把两表笔接 cd 时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是_ _。（2）排除故障后，该同学顺利完成实验数据的测量，如下

3、表所示。并根据数据在空白的坐标纸上作出如图所示的 UI 图线，该图存在多处不妥之处，请指出。 （指出两处不妥之处）I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60U/V 2.93 2.87 2.85 2.77 2.75 2.70_；_。该同学根据上表数据可测出电源的电动势 E_ V，内电阻 r_ 。（3）为了在实验中保护电流表和调节电阻时使电压表、电流表的示数变化均明显，乙同学对甲同学的实验进行改进，设计了如图所示的电路，电路中电阻 R0 应该选取下列备选电阻中的哪一个？_。A1 B5 C10 D20 【答案】 （1）断路（2）U 轴坐标起点的选取从 0 开始显然不妥；建立坐

4、标系时没有标明单位也是不妥 2.98 V，0.50 （3）B（2）由题图可知，图线几乎分布在一个很小的区域内，原因是电压 U 的取值范围在 2.703.00 V 之间，而 U 轴坐标起点的选取从 0 开始显然不妥；此外该同学建立坐标系时没有标 明单位也是不妥；还有画图线时应尽量使更多的点落在直线上，不在直线上的点应尽量对称分布在直线的两侧，偏离直线太远的点应去掉，该同学作图时没有将不在直线上的点均匀分布在直线两侧也是不妥。根据闭合电路欧姆定律可知，图象与纵坐标的交点表示电源的电动势，图线的斜率的绝对值表示内阻，则可知 E2.98 V，内阻 r0.50 。2.98 2.680.6（3）保护电阻

5、R0 应大约为 R0 5 ，所以 B 选项正确。 30.64用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约 4.5 V，内电阻约 1 ）的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A电流表：量程 0.6 A，内电阻约 1 B电流表：量程 3 A，内电阻约 0.2 C电压表：量程 3 V，内电阻约 30 k D电压表：量程 6 V，内电阻约 60 kE滑动变阻器：01 000 ，额定电流 0.5 A F滑动变阻器：020 ，额定电流 2 A（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_（均填仪器的字母代号） 。（2）图为正确选择

6、仪器后，连好的部分电路为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连（均填仪器上接线柱的字母代号） 。（3）实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值 R 和对应电压表的示数 U。用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标。【答案】 （1）A D F （2）a d c g f h （3） （或 U 或 R）1U 1R UR RU（2）本实验的实验电路应如图所示。为了连接成如图所示的实验电路，还需要用导线将 a 与 d

7、、c 与 g、f 与 h 相连。（3）实验时，电流表不再使用，电阻箱代替滑动变阻器，实验电路图如图所示。根据闭合电路欧姆定律得 U rE，整理可得三种情况：URa ，以 为纵坐标， 为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线；1U rE1R 1E 1U 1RbUEr ，以 U 为纵坐标， 为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线；UR URc R ，以 为纵坐标，R 为横坐标，在直角坐标系中图象为一条直线。RU 1E rE RU5在测量一节干电池电动势 E 和内阻 r 实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路。（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

8、先将滑动变阻器的滑片 P 移至_（选填“a”或“b” ）端。（3）合上开关 S1，S 2 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；S 2 改接图甲中的 2 位置，改变滑动变阻器阻值，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、U B，与横轴的截距分别为 IA、I B。S 2 接 1 位置时，作出的 U I 图线是图丙中的_ （选填“A”或“B” ）线；S 2 接 1 位置时，测出的电池电动势 E 和内阻 r 存在系统误差，原因是_表（选

9、填“电压”或“电流” ）的示数偏_（选填“大”或“小” ） 。【答案】 （1）见解析图 （2）a （3）B 电流 偏小（3）当 S2 接 1 位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律 EU 断 可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的 UI 图线应是 B 线；测出的电池电动势 E 和内阻 r 存在系统误差，原因是电压表的分流，结果使电流表的示数偏小。6小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。（1）图中电流表的示数为_A 。（2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：请根据表中的数据，在坐标纸上作出 UI图线（如图） 。由图线求得：电动势 E

10、_V ；内阻 r _。（3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，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_。【答案】 （1）0.44（2）UI 图象见解析图 1.60（1.58 1.62 都算对） 1.22（1.181.26 都算对）（3）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）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。U（V） 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06I（A） 0.12 0.20 0.28 0.36 0.447根据闭合电路欧姆定律，用图所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中 R0

11、 是定值电阻，通过改变 R 的阻值，测出 R0 两端的对应电压 U12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的，根据实验数据在 R 坐标系中描出坐标点，如图所示。已知 R0150 ，请完成以下数据分析和处理。1U12（1）图中电阻为_ 的数据点应剔除；（2）在坐标纸上画出 R 的关系图线；1U12（3）图线的斜率是_（V 1 1） ，由此可得电池电动势 Ex_V。【答案】 （1）80.0 （2）见解析图 （3）4.4410 3 1.50（2）画出 R 的关系图线如图所示。1U12（3）斜率 k V1 1 4.4410 3 V1 1 。1.52 0.721808某同学为了测量一节电池的电动

12、势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为 100 A、内阻为 2 500 的表头，一个开关，两个电阻箱（ 0999.9 ）和若干导线。（1）由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为 50 mA 的电流表，则应将表头与电阻箱_（填“串联”或“并联” ） ，并将该电阻箱阻值调为_。（2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图所示，通过改变电阻 R 测相应的电流 I，且作相关计算后一并记录如下表。1 2 3 4 5 6R/ 95.0 75.0 55.0 45.0 35.0 25.0I/mA 15.0 18.7 24.8 29.5 36.0 48.0IR/V

13、1.42 1.40 1.36 1.33 1.26 1.20根据表中数据，图中已描绘出四个点，请将第 5、6 两组数据也描绘在图中，并画出 IR I 图线；根据图线可得电池的电动势 E 是_V ，内阻 r 是_。【答案】 （1）并联 5.0（2）见解析图 1.53 2.0（2）作 IRI 图线，如图所示。根据实验电路知，IR 表示电源的路端电压，I 表示电路的电流，故 IRI 图线的纵轴截距即为电池的电动势，则 E1.53 V，图线斜率的绝对值减去改装后的电流表阻值即为电池的内阻，则 r2.0 。9某同学用如图所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势 E 和内阻 r，R 为电阻箱。干电池

14、的工作电流不宜超过 0.5 A。实验室提供的器材如下：电压表（量程 03 V，内阻约 3 k） ；电阻箱（阻值范围 0999.9 ） ；开关、导线若干。（1）请根据图的电路图在图中画出连线，将器材连接成实验电路。（2）实验时，改变电阻箱 R 值，记录电压表的示数 U，得到若干组 R、U 的数据。根据实验数据绘出如图所示的 图线。由图象得出电池组的电动势 E_V ，内阻1U 1Rr_。（3）关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法，下列说法正确的是A电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差B该同学读电压表读数引起的误差属于系统误差C本实验用图象法处理数据可以减小偶然误差D如果将电压表的内阻计

15、算在内就可以减小系统误差【答案】 （1）见解析（2）2.86（2.852.87 均可） 6.07（6.066. 08 均可） （3）CD（3）电压表的分流作用引起的误差属于系统误差，选项 A 错误；该同学读电压表读数引起的误差属于偶然误差，选项 B 错误。10利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱 R（最大阻值为 999.9 ） ，电阻 R0（阻值为 3.0 ） ，电阻 R1（阻值为 3.0 ） ，电流表（量程为 200 mA，内阻为 RA6.0 ） ，开关 S。实验步骤如下： 将电阻箱阻值调到最大，闭合开关 S；多次调节电阻箱，记下电流表的示数 I

16、和电阻箱相应的阻值 R；以 为纵坐标，R 为横坐标，作 R 图线（用直线拟合） ；1I 1I求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b。 回答下列问题：（1）分别用 E 和 r 表示电源的电动势和内阻，则 与 R 的关系式为_。1I（2）实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻 R3.0 时电流表的示数如图所示，读出数据，完成下表。答：_，_。R/ 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0I/A 0.143 0.125 0.100 0.091 0.084 0.077/A11I6.99 8.00 10.0 11.0 11.9 13.0（3）在图的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据

17、图线求得斜率 k_ A1 1 ，截距b_ A 1 。（4）根据图线求得电源电动势 E_ V ，内阻 r_ 。【答案】（1） R （2）0.110 9.09（3）图见解析 1.0（0.961.04） 6.0（5.96.1） （4）1I 15 3rE 3E3.0（2.73.3） 1.0（0.61.4）（4）根据函数关系 R 可得，截距 6.0 A 1 ，斜率 1.0 A 1 1 ，1I 15 3rE 3E 15 3rE 3E由此得 E3.0 V，r 1.0 .结合 R （1 ）可知： 4.4410 3 所以 Ex1.50 1U12 1ExR0 1Ex rR0 1ExR0V。11用如图所示电路，测定

18、一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻 R0 起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：a、电流表，量程 0.6 A、3 A；b、电压表，量程 3 V、15 V；c、定值电阻，阻值 1 、额定功率 5 W；d、定值电阻，阻值 10 、额定功率 10 W；e、滑动变阻器，阻值范围 010 、额定电流 2 A；f、滑动变阻器，阻值范围 0 100 、额定电流 1 A。那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择_ V，电流表的量程应选择_ A；R 0 应选择_ 的定值电阻， R 应选择阻值范围是_ 的滑动变阻器。（2）引起该

19、实验系统误差的主要原因是_。【答案】 （1）3 0.6 1 010 （2）电压表的分流（2）由于电压表的分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成 E 测 E 真 ，r 测 r 真 。12某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电动势 E 和内阻 r，R 为电阻箱，V 为理想电压表，其量程略大于电池的电动势。实验中通过多次改变电阻箱的阻值 R，从电压表上读出相应的示数 U，该小组同学发现 U 与 R 不成线性关系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示。序号 1 2 3 4 5 6 71/R（ 1 ） 0.1 0.4 0.5 1.0 2.0 2.5 5.01/U（V 1 ） 0.

20、36 0.44 0.43 0.60 0.87 1.00 1.58回答下列问题：（1）根据表中的数据和实验原理，你认为第_（填序号）组数据是错误的，原因是_。（2）根据实验数据，请在图所给的坐标系中绘出 关系图线。1U 1R（3）由图线可知，该干电池的电动势 E_ V，内阻 r_ 。 （结果保留两位有效数字）【答案】 （1）3 随着电阻的减小路端电压应逐渐减小（2）见解析图 （3）2.9 0.71（3）根据 知，纵轴截距是电动势的倒 数，斜率是 ，有 0.35， ，得1U rE1R 1E rE 1E rE 1.58 0.355.0 0E2.9 V，r 0.71 。13某个实验小组认为用一只已知内

21、阻的电流表和电阻箱，采用如图甲所示的电路测电源电动势与内阻，比常规的伏安法更准确。若电流表内阻阻值为 RA，则测量的方法与步骤是：（1）将电阻箱阻值 R 调到最大，闭合 S 后观察电流表示数，然后再调节电阻箱，使电流表示数指到某两个恰当的值，记下此时电阻箱的阻值 R1、R 2 及对应的电流 I1、I 2；（2）根据以上的数据及闭合电路欧姆定律，建立方程组，即可求出电源的电动势 E 与内阻 r。该方程组的表达式是：_、_。该实验小组现在手头只有一个电流表，只知其内阻很小，却不知具体阻值。为了测出该电流表的内阻，她们找来了如图乙所示两节干电池等实验器材。请你用笔画线将图中的实物连接成能测出电流表内

22、阻的电路。注意滑动变阻器串联接入电路起限流作用，开关闭合前其阻值应_。【答案】EI 1（R 1R Ar） EI 2（R 2R Ar）连线如图 调至最大【解析】根据题图示电路，利用闭合电路欧姆定律可得：EI 1（R 1R Ar） 、EI 2（R 2R Ar） ；两节干电池的电动势大约为 3 V，电流表应选 0.6 A 量程，在连接电路时，本着先串后并的原则进行。14某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只 2.5 的保护电阻 R0，实验电路如图所示。 （1）连好电路后，当该同学闭合电键时，发现电流表示数为 0，电压表示数不为 0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路

23、；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接 a、b，b、c，d、e 时，示数均为 0，把两表笔接 c、d 时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是_。（2）在图中按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路时，把两表笔分别接 c、d 时的实物电路图，以笔画线代替导线连接起来。（3）排除故障后，该同学顺利完成实验，测定得到下列数据，根据表中数据在图中的坐标上画出UI 图线，由图线知：电池的电动势为_，内阻为 _。【答案】 （1）R 断路 （2）如图甲所示（3）如图乙所示 1.50 V（1.411.51 V 均可）0.5 （0.5 0.7 均可）表所并联的电路，说明多用电表所并联的电路发生断路故障。由已知条件可知，是滑动变阻器 R 发生故障。