（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)39 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（含解析）新人教版

實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1(2018·吉林二模)如圖為測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，回答下列問(wèn)題(1)由于電壓表內(nèi)阻不是無(wú)窮大，電流表內(nèi)阻也不是零，這些都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響四個(gè)電路圖中，_(選填甲、乙、丙、丁)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻測(cè)量值都偏小四個(gè)電路圖中，_(選填甲、乙、丙、丁)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值無(wú)系統(tǒng)誤差(2)若甲圖中電流表可視為理想電表，采用圖像法處理測(cè)量數(shù)據(jù)若縱坐標(biāo)為電阻箱的讀數(shù)R，則橫坐標(biāo)為_(kāi)(選填I(lǐng)或)此時(shí)描點(diǎn)連線所得才為一條直線該直線的斜率表示_(用物理量符號(hào)表示)；直線與縱軸截距絕對(duì)值表示_(用物理量符號(hào)表示)答案(1)乙丁甲丙(3)Er解析(1)甲和丙圖中誤差均來(lái)自于電流表內(nèi)阻，所以測(cè)出的內(nèi)電阻偏大；而當(dāng)外電阻斷路時(shí)，電流表的分壓作用可忽略，則測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)是準(zhǔn)確的；乙和丁電路圖中，誤差來(lái)自于電壓表的分流作用而使電流表示數(shù)偏小，所以誤差來(lái)自電壓表的分流；當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)測(cè)量值應(yīng)為將電壓表并聯(lián)在電源兩端后電壓表兩端的電壓，所以測(cè)量出的電動(dòng)勢(shì)偏小，而內(nèi)電阻應(yīng)視為電壓表與內(nèi)阻并聯(lián)后的電阻，所以測(cè)量?jī)?nèi)電阻偏?。?2)甲圖中，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：I，變形可得：REr；所以橫坐標(biāo)應(yīng)用，得出的圖像才能為直線；根據(jù)圖像的性質(zhì)可知，圖像的斜率表示電動(dòng)勢(shì)E；直線與縱軸截距絕對(duì)值表示內(nèi)阻r.2(2018·聊城一模)某同學(xué)想測(cè)定某節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(1)他先用多用電表粗測(cè)了干電池的電動(dòng)勢(shì)圖甲是測(cè)量時(shí)選擇開(kāi)關(guān)與表頭指針?biāo)幍奈恢茫瑒t該電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)V，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)撥到圖中的_擋位(選填A(yù)、B、C或D)(2)他再用乙圖所示電路較精確測(cè)定該干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，有待測(cè)電池、電流表(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.1 )、電壓表(量程03 V，內(nèi)阻約3 k)、滑動(dòng)變阻器(阻值0100 )、開(kāi)關(guān)各一個(gè)、導(dǎo)線若干為了防止實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)過(guò)密(即要求電壓變化范圍相對(duì)大一些)另外還配有一個(gè)阻值為1 的定值電阻R0.請(qǐng)按照?qǐng)D乙設(shè)計(jì)的電路圖用筆畫(huà)線將圖丙實(shí)物電路圖補(bǔ)充完整該同學(xué)按照要求連接好電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖丁所示的U­I圖像，則電源的電動(dòng)勢(shì)E1.50 V，電源內(nèi)阻r_ .(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在系統(tǒng)誤差在圖戊所繪圖像中，虛線代表沒(méi)有誤差情況下，電壓表兩端電壓的真實(shí)值與通過(guò)電源電流真實(shí)值關(guān)系的圖像，實(shí)線是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪出的圖像，則圖戊中能正確表示二者關(guān)系的是_答案(1)1.46C(2)實(shí)物電路圖如圖所示0.6A解析(1)由圖甲所示可知，電壓表量程為2.5 V，分度值為0.05 V，示數(shù)為：1.46 V；多用電表使用完畢要把選擇開(kāi)關(guān)置于交流電壓最高擋，即應(yīng)置于C處(2)根據(jù)圖示電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如答案圖所示：由圖示電源U­I圖像可知，電源內(nèi)阻：r|R0 1 0.6 ；本實(shí)驗(yàn)采用相對(duì)電源的電流表外接法，由于電壓表不是理想電表，故存在分流現(xiàn)象，導(dǎo)致電流表示數(shù)偏??；而當(dāng)外電路短路時(shí)，電壓表的分流可以忽略，故真實(shí)圖像和測(cè)量圖像在橫軸上的交點(diǎn)相同，故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，故選A項(xiàng)3(2018·湛江二模)測(cè)定一組干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：A待測(cè)的干電池B電流表A1(內(nèi)阻可忽略不計(jì))C電流表A2(內(nèi)阻可忽略不計(jì))D定值電阻R0(阻值1 000 )E滑動(dòng)變阻器R(阻值020 )F開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中雖然沒(méi)有電壓表，但給出了兩個(gè)電流表，于是他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路完成實(shí)驗(yàn)(1)在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，該同學(xué)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)，則電流表A1的示數(shù)將_(選填“變大”或“變小”)(2)該同學(xué)利用測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的I1­I2圖線(I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù)，且I2的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Il的數(shù)值)，如圖乙所示，則由圖線可得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_ .(計(jì)算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)(3)若將圖線的縱坐標(biāo)改為_(kāi)，則圖線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)的物理含義即為電動(dòng)勢(shì)的大小答案(1)變大(2)3.01.0(3)I1R0解析(1)由圖示電路圖可知，滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大，總電阻增大，總電流減小，內(nèi)壓減小，路端電壓增大，R0中的電流增大，電流表A1的示數(shù)將變大；(2)由閉合電路歐姆定律可得：EI1R0I2r，I1I2，圖像斜率的絕對(duì)值為：k0.001截距為：b0.003 A，解得電源電動(dòng)勢(shì)為：EbR00.003×1 000 V3.0 V；內(nèi)阻為：rkR00.001×1 000 1.0 ；(3)由以上分析可知，若圖像縱坐標(biāo)改為路端電壓，即I1R0，則圖像與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)4(2018·衡陽(yáng)三模)電動(dòng)自行車(chē)的電瓶用久以后性能會(huì)下降，表現(xiàn)之一為電池的電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大某興趣小組將一輛舊電動(dòng)自行車(chē)充滿電，取下四塊電池，分別標(biāo)為A、B、C、D，測(cè)量它們的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(1)用多用表直流電壓50 V擋測(cè)量每塊電池的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量電池A時(shí)多用電表的指針如圖甲所示，其讀數(shù)為_(kāi)V.(2)用圖乙所示電路測(cè)量A、B、C、D四塊電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，圖中R0為保護(hù)電阻，其阻值為4 .改變電阻箱的阻值R.測(cè)出對(duì)應(yīng)的電流I，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)分別作出A、B、C、D四塊電池的­R圖線，如圖丙，由圖線C可知電池C的電動(dòng)勢(shì)E_V；內(nèi)阻r_ ，其內(nèi)阻測(cè)量值_真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)(3)分析圖丙可知，電池_(選填“A”“B”“C”或“D”)較優(yōu)答案(1)11.0(2)12.0(12.012.7間均計(jì)分)2.00(1.902.30均計(jì)分)大于(3)C解析(1)用多用表直流電壓50 V擋測(cè)量每塊電池的電動(dòng)勢(shì)，可以從表盤(pán)中的中間刻度讀出正確結(jié)果，由指針指示可知：E11.0 V.故答案為：11.0.(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有：EI(Rr)IR0，因此有：R，由此可知，圖像的斜率表示，縱軸截距為.由圖像可知：k，0.5，由此解得：E12.0 Vr2.00 .因?qū)嶒?yàn)中由于電流表內(nèi)阻的影響，故使電源內(nèi)電阻的測(cè)量值偏大；(3)電動(dòng)勢(shì)大的內(nèi)阻小的電源最優(yōu)，由圖像可知C圖像代表的電源電動(dòng)勢(shì)最大，內(nèi)阻最小，因此最優(yōu)5(2018·煙臺(tái)一模)某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量某一迭層電池的電動(dòng)勢(shì)(約為9 V)和內(nèi)電阻(小于1 )可供選擇的器材如下：A迭層電池的電動(dòng)勢(shì)(約為9 V，內(nèi)電阻小于1 )B電流表A(量程3 A)C電壓表V(量程為4 V，內(nèi)阻約為6 k)D電阻箱R1(099 999.9 ，額定功率小于10 W)E電阻箱R2(09 999.9 ，額定功率小于10 W)F定值電阻R0(阻值為1.0 )G滑動(dòng)變阻器R(020 ，額定電流2 A)H開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干(1)小組同學(xué)根據(jù)上面提供的實(shí)驗(yàn)器材，需要把量程為4 V的電壓表接一固定的電阻(用電阻箱代替)，改裝成量程為12 V的電壓表，改裝電壓表量程的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，則電阻箱應(yīng)選_(填寫(xiě)器材前面的字母標(biāo)號(hào))(2)在(1)中為了使電阻箱取得合適阻值，小組同學(xué)按照下列步驟進(jìn)行操作：把滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端，將電阻箱阻值調(diào)到0閉合開(kāi)關(guān)S，把滑動(dòng)變阻器滑片P滑到適當(dāng)位置，使電壓表讀數(shù)為3 V然后保持滑片P不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為_(kāi)V保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其他線路，即得量程為12 V的電壓表(3)小組同學(xué)用上述擴(kuò)大量程后的電壓表(表盤(pán)沒(méi)變)，利用如圖乙所示實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量迭層電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻改變滑動(dòng)變阻器R的阻值，得到多組電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I，并作出U­I圖像如圖丙所示，根據(jù)圖像可求出此電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)V，內(nèi)電阻為_(kāi) .答案(1)D(2)1(3)8.70.68解析(1)把量程為4 V的電壓表改裝為量程為12 V的電壓表，量程擴(kuò)大了3倍，串聯(lián)分壓電阻的分壓是電壓表兩端電壓的2倍，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，串聯(lián)分壓電阻阻值應(yīng)是電壓表內(nèi)阻的兩倍，由于電壓表內(nèi)阻約為6 k，則串聯(lián)電阻的阻值約為12 k，則電阻箱應(yīng)選擇D：R1；(2)由實(shí)驗(yàn)步驟可知，電壓表示數(shù)為3 V，滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，由圖甲所示電路可知，分壓電路兩端電壓不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，當(dāng)電壓表示數(shù)為1 V時(shí)電阻箱兩端電壓是2 V，此時(shí)電阻箱阻值是電壓表內(nèi)阻的兩倍，電壓表與電阻箱串聯(lián)改裝后的電壓表量程是12 V；(3)由圖丙所示圖像可知，外電路斷路時(shí)，電壓表的電壓為U2.9 V，則電源的電動(dòng)勢(shì)：E3×2.98.7 V，圖像斜率絕對(duì)值：kR0r| 1.68 ，電源內(nèi)阻：rkR01.68 1.0 0.68 .6(2018·濟(jì)寧二模)為測(cè)量一未知電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，電路中所用到的器材規(guī)格如下待測(cè)電源：電動(dòng)勢(shì)約為5 V，內(nèi)阻約為幾十歐姆定值電阻：R010 定值電阻R1：有兩種規(guī)格可供選擇，阻值分別為1 k和3 k電阻箱R2：09 999 電壓表：量程03 V，內(nèi)阻RV3 k開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干(1)為了減小測(cè)量誤差，定值電阻R1應(yīng)該選用的規(guī)格為_(kāi)；(2)根據(jù)電路圖連接電路，閉合開(kāi)關(guān)后，將電阻箱的阻值由零開(kāi)始逐漸調(diào)大，記錄下若干組電阻箱R2和電壓表的讀數(shù)；(3)該同學(xué)將得到的數(shù)據(jù)在­坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線，得到如圖乙所示直線，直線與縱軸的截距為b0.4，斜率k8.0，則可求得電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_ .(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)答案(1)3 k(2)5.020解析(1)根據(jù)改裝原理可知，改裝后電壓表量程應(yīng)超過(guò)5 V，所以應(yīng)選用3 k的規(guī)格；(2)因路端電壓U×(33)2U；則由閉合電路歐姆定律可知，2U(R2R0)；變形可得：2××由圖像規(guī)律可知，0.4；8.0解得；E5.0 V，r20 7(2018·武漢模擬)某同學(xué)利用如圖(a)所示電路研究玩具電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化，實(shí)驗(yàn)中使用的器材為：玩具電動(dòng)機(jī)、滑動(dòng)變阻器、電壓表V1、電壓表V2、電流表A、電源E、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干(1)按圖(a)所示的電路原理圖將圖(b)中實(shí)物圖連線補(bǔ)充完整(2)將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，某時(shí)刻某電壓表的示數(shù)如圖(c)所示，該電壓表的讀數(shù)為_(kāi)V.(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過(guò)程中，依次記錄電流表的示數(shù)I和電壓表V1、電壓表V2的示數(shù)U1、U2，并在同一坐標(biāo)紙上描繪出U­I圖線，如圖(d)所示，其中AB、CD為直線，DB為曲線(4)根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_ ，玩具電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻rM_ ，工作點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的功率P出_W(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)答案(1)如圖所示(2)2.20(4)3.005.004.000.134解析(1)按照電路圖連接，如答案圖所示(2)電壓表的最小刻度為0.1 V估讀到最小刻度的下一位，故讀數(shù)為2.20 V(4)由圖像可知，AB段反映的是路端電壓與干路電流的關(guān)系，故線段與縱軸的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)，即為：E3.00 V；圖像的斜率的絕對(duì)值等于內(nèi)阻，即：r5.00 ；CDB段是電動(dòng)機(jī)上的電壓和電流的關(guān)系，而CD段是直線，即電動(dòng)機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，可視為純電阻電路，所以其內(nèi)阻為：rM4.00 .根據(jù)兩圖像交點(diǎn)B可知，加在玩具電動(dòng)機(jī)上的電壓是1.60 V，電流是0.280 A故工作點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的輸出功率為：P出1.60×0.280 W0.2802×4.00 W0.134 W.8