专题52 实验 测量电源电动势和内阻——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

专题52  实验  测量电源电动势和内阻

（时间：30分钟）

1．在“测定电池的电动势和内阻”实验中，除一节旧干电池、电键S和导线外，还提供如下器材：

A．电流表A1（量程为3mA，）

B．电流表A2（量程为300mA，）

C．电压表V（量程为6V，内阻）

D．可变电阻R1：电阻箱（阻值可调范围0～9999Ω）

E．可变电阻R2：滑动变阻器（阻值变化范围0～10Ω）

（1）一同学设计的电路图如图甲所示，电表应选择___________（选填“A”、“B”或“C”），可变电阻应选择___________（选填“D”或“E”）

（2）正确操作后，利用测得的数据得到图乙所示的图线，图像横坐标x表示的物理量___________，电池的内电阻为___________Ω（结果保留两位有效数字）。

【答案】  B    D        1.0

【解析】

（1）因电表是串联在电路中，应选电流表，为了使测量范围大些，应选B电流表A2。

测量中需要知道电路中电阻的大小，可变电阻应选择D可变电阻R1：电阻箱。

（2）由闭合电路欧姆定律可得

E=（Rg+R+r）I

解得

以上关系式为一次函数关系式，其图像是一条倾斜的直线，如题中的图像，所以图像横坐标x表示的物理量是。

由图像在纵轴上的截距可得

−1.2Ω=−Rg−r

又

Rg =r2=0.2Ω

电池的内电阻为

r=1.2Ω−0.2Ω=1.0Ω

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（量程为，内阻约为）

B．电压表（量程为，内阻约为）

C．电阻箱

D．定值电阻

E.定值电阻

（1）该同学首先用多用电表的直流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________。

（2）已知电池组的内阻约为，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，其中电压表应选择________（填“A”或“B”）；定值电阻应选择________（填“D”或“E”）。

（3）改变电阻箱的阻值，记录对应电压表的读数，作出的图像如图丙所示，图线横、纵坐标轴的截距分别为、，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为________，内阻为________。（用题目中所给的字母表示）

（4）该实验测得的电动势与真实值相比________（填“偏大”“偏小”或“不变”），内阻的测量值与真实值相比________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【答案】  5.2    B    D            偏小    偏小

【解析】

（1）直流10V挡的表盘分度值为0.2V，读数精确到0.1V，即

（2）虽然两个电压表量程都高于电动势的粗侧值，但为了能使电压表指针有适当的偏转幅度，从而减小读数误差，应选择量程较小的B。

由于电池组内阻较小，所以调节电阻箱阻值后可能电压表示数变化并不明显，串联定值电阻的作用是正是解决上述问题，R2阻值过大，电压表示数过小，所以应选择D。

（3）根据闭合电路欧姆定律有

变形后有

由题意知

解得

（4）设电压表内阻为RV，电动势和电阻的真实值分别为E′和r′，则根据闭合电路欧姆定律有

变形后有

由题意知

则

即该实验测得的电动势和内阻与真实值相比均偏小。

3．小波同学用如图甲所示的电路测定电池组（由两个电池构成）的电动势和内阻，为开关，为单刀双掷开关，E为电源，是一个阻值为的定值电阻，为滑动变阻器。

（1）先闭合，调节滑动变阻器，将分别接到a和b得到多组数据，用电脑处理后得到图乙的电池组的关系图像，其中右侧直线是开关接到______（选填“a”或“b”）得到的实验结果；

（2）某次测量时，电流表的示数如图丙所示，读数为______A；

（3）计算机已经根据测量的两组数据拟合直线，并且得到了直线的方程，可得电池组的电动势______V，电池组的要中内阻______Ω（结果均保留2位有效数字）。

【答案】  a        2.7    2.0

【解析】

（1）将分别接到b时，可把电流表的内阻等效为电源的内阻，则内阻的测量值偏大，即关系图像的斜率较大，即右侧直线的图像的斜率偏小，则开关接到a时，得到的实验结果。

（2）电流表的最小刻度为0.02A，所以读数为0.29A。

（3） 将分别接到b时，相当内接法，即左侧直线的图像，测量的电动势没有误差，根据方程

可得

将分别接到a时，相当外接法，即右侧直线的图像，测量电路的短路电流时电流测量值没有误差，根据方程

可得短路电流

电源的内阻为

4．某研究性学习小组利用如图甲所示电路，测定4节干电池组成的电池组的电动势和内电阻。其中，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电压表V，A为电流表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，为的定值电阻。已知灵敏电流计G的满偏电流，内阻 为。

（1）实验刚开始时，选择了电流表量程进行测量，某一组数据测量时电流表示数如图乙所示，则电流表读数为______A。

（2）滑动变阻器滑片从右端向左滑动到中点，小组同学发现电流表示数变化范围很小，当滑片滑至左端点时电流表示数突然变大超过量程，造成这样的原因可能是______。

A．滑动变阻器最大阻值过小         B．滑动变阻器最大阻值过大

（3）换用毫安表进行实验，首先将灵敏电流计改装成量程为的电压表，则需要将灵敏电流计与电阻箱串联并将电阻箱阻值调整为______Ω。

（4）将改装后的电压表接入虚线框内后，测得几组实验数据如表格所示。利用图像进行数据处理，在图丙中作出图像______。

（5）根据图丙所作图像，可得每节电池的内阻______Ω（结果保留三位有效数字），每节电池电动势______V。（结果保留三位有效数字）

【答案】  0.04    B    58000        0.900-1.00    1.48/1.49/1.50

【解析】

（1） 如图乙所示，则电流表读数为0.04A。

（2）根据题意，滑动变阻器接入电路阻值变化时，电流变化很小，说明滑动变阻器接入电路的阻值一直很大，则原因可能是滑动变阻器最大阻值过大。

故选B。

（3）根据串并联关系

解得

（4）根据题给数据，作图如下

（5） 根据闭合电路欧姆定律

结合图像可知

5．某同学测量电动玩具电池的电动势和内电阻。

（1）如图甲所示，将导线一端与O连接，另一端分别在a、b两处试触，发现安培表的示数几乎不变，伏特表的示数变化比较明显，为了减小实验误差，实验测量时应选择连接______（选填“a”或“b”）点的电路。

（2）图甲中，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于______（选填“最左端”、“最右端”、“中间位置”）。

（3）图乙是根据实验数据绘制的图线，根据图线求得被测电池组的电动势______V（结果保留三位有效数字），内阻______Ω（结果保留三位有效数字）。

【答案】  b    最右端    3.00    1.00

【解析】

（1）安培表的示数几乎不变，伏特表的示数变化比较明显，说明电压表在电路中的分流不明显，而电流表的分压作用明显，为减小误差应选择接在b点电路。

（2）为了滑动变阻器对电路有更好的保护作用，闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，所以滑片应该置于最右端。

（3）由

结合图像可知

6．在实验室内要测量一节干电池（电动势约为1.5V，内阻小于）的电动势和内阻，实验室提供的用于实验的器材除了开关、导线外，还有：

电压表（0~3V）

电流表（0~0.6A）；

滑动变阻器（）；

定值电阻（阻值）。

（1）实验采用的电路图如图甲所示，改变滑动变阻器，得到多组电流和对应的电压的数据，结果发现，当电流表读数逐渐增大到0.6A的过程中，电压表读数变化范围很小，需要对图甲中的电路改进。造成电压表读数变化不明显的原因是__________________________（选填“电池内阻上的压降小”或“电压表的分流作用大”）。

（2）利用实验室提供的实验器材对图甲中的电路进行改进，已解决电压表示数的变化范围比较小的问题，请在虚线框乙内画出改进后的电路图。（______）

（3）按照电路图乙进行实验，重新测量得到7组U、I数据，在图像中描点、画图，得到的图像如图丙所示，由图像可得被测电池的电动势______________V，电池内电阻______________。（结果均保留2位小数）

（4）由于实验存在系统误差，导致电动势和内电阻的测量值相对于真实值都有偏差，造成这种系统误差的原因是____________________（选填“电流表的分压作用”或“电压表的分流作用”）。

【答案】  电池内阻上的压降小        1.55    0.58    电压表的分流作用

【解析】

（1）电压表的示数变化较小，而电流表的示数变化较大，根据闭合电路欧姆定律可知，电压表示数

可知造成电压表读数变化不明显的原因是电池内阻较小，导致电池内阻上的压降小；

（2）电源内阻小，可以在实验时，串联一个定值电阻充当电源的内阻，即可以解决测量时电压表示数变化小的问题，电路图如图所示

（3）由图像可得电池的电动势为纵轴截距，即

图像的斜率

则电池内阻为

（4）由电路图可知，由于电压表的分流作用，导致流过电源的电流的测量值小于真实值，导致电动势和内电阻的测量值相对于真实值都有偏差，造成系统误差。

7．实验测一电源的电动势E和内阻r及一待测电阻，实验室配有以下器材：

电流表（量程）

电流表（量程）

电压表V（量程）

滑动变阻器R（阻值）

开关S一个，导线若干。

实验过程如下：

①按图甲连接好电路；

②将滑动变阻器R接入电路的阻值调到最大，闭合开关S，逐渐调小滑动变阻器R接入电路的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图线a；

③断开开关，将改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复步骤②，得到如图乙所示的图线b。

回答下列问题：

（1）电流表应选用________；

（2）由图线，测得电源的电动势________V，内阻_________（计算结果均保留小数点后一位）。

（3）待测电阻___________（计算结果保留小数点后一位）。

（4）若将改接在B、C之间，调节滑动变阻器R的滑片，电流表的示数I，电压表的示数U及电源的总功率P。滑动变阻器消耗的功率都会发生变化，若不考虑电表内阻的影响，下列图像正确的是___________（填正确答案标号）。

A． B．

C． D．

【答案】      6.0    25.0    37.5    AD#DA

【解析】

（1）由题意可知，电动势大约6V，且由乙图中图线a可看出电流已经达到80mA，故从安全考虑，电流表应选A2；

（2）根据闭合电路欧姆定律

可知图象中纵轴截距表示电源电动势E，由图线a可得，电源电动势为

图像斜率的绝对值为电源内阻

（3）将Rx改接在B、C之间，则电源的等效内阻等于电源的图线b的斜率的绝对值，即

故待测电阻为

（4）AB．若将改接在B、C之间，把等效看成电源内阻的一部分，即电源等效内阻为

根据电源输出功率与外电阻的关系可知，随着滑动变阻器的增大，则滑动变阻器功率逐渐增大，当滑动变阻器阻值等于电源等效内阻时，即

此时，滑动变阻器消耗的功率达最大，滑动变阻器阻值继续增大，则滑动变阻器消耗的功率逐渐减小，故A正确，B错误；

CD．若将改接在B、C之间，电源等效内阻为，则电源的总功率

故C错误，D正确。

故选AD。

8．利用如图甲所示电路，可以测量电源电动势和内阻，所用的实验器材有：

待测电源（电动势不大于6V，内阻不大于1Ω），电阻箱R（最大阻值999.9Ω），表头G（量程为200μA，内阻为900Ω），定值电阻R0、R1，开关S，导线若干。

实验步骤如下：

（1）先利用R0将表头G改装成2mA的电流表，再将2mA的电流表改装成量程为6V的电压表，则两定值电阻的阻值分别为：R0＝__________Ω，R1＝__________Ω；

（2）将电阻箱阻值调到最大，再闭合开关S；

（3）多次调节电阻箱，记下表头G的示数I和电阻箱相应的阻值R；

（4）以为纵坐标，为横坐标，作出－图线如图乙所示；

（5）根据－图线求得电源的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω（此两空结果均保留到小数点后一位）；

【答案】  100    2910    6.0    0.2

【解析】

（1）电流表与电阻R0并联，两端电压相等，电流表内阻为，量程为200μA，则通过电阻R0的电流为通过电流表的9倍，则由

可得

电流表示数为0.2mA，电路电流为2mA，电流表的电压为

R1的电压为

则

（5）根据闭合电路欧姆定律得

整理可得

根据图像可知

可得