2022年高考物理实验12把电流表改装为电压表13测定电源的电动势和内电阻练习

这是一份2022年高考物理实验12把电流表改装为电压表13测定电源的电动势和内电阻练习，共4页。试卷主要包含了测量电源的电动势E及内阻r等内容，欢迎下载使用。

1．(7分)(2009·高考全国Ⅱ)图为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I ( )
【解析】 本题考查测电源的电动势和内电阻及电路的有关知识，意在考查考生综合运用电路知识和实验的有关方法解决问题的能力；由图可知，E＝Um＝6V，U＝4V时，I＝4A，因此有6＝4＋4r，解得r＝0.5Ω，当路端电压为4.8V时，U内＝E－U＝6－4.8＝1.2(V)，由eq \f(U,U内)＝eq \f(R,r)，所以R＝eq \f(U,U内)r＝eq \,1.2)×0.5＝2(Ω)，由电阻的串联知识可知，正确答案为B.
【答案】 B
2．(7分)用图所示电路测量电池电动势和内阻时，若有两只电压表V1、V2量程相同，内阻分别为RV1、RV2，且RV1>RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为RA1、RA2，且RA1>RA2，在实验中，为了使E、r的测量值精确些，选择的电表可以是( )
A．V1与A1 B．V1与A2
C．V2与A1 D．V2与A2
【答案】 AB
3．(9分)(2009·安徽理综)用如图所示电路，测定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、3A)
(b)电压表(量程3V、15V)
(c)定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W)
(d)定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)
(e)滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流2A)
(f)滑动变阻器(阻值范围0～100Ω、额定电流1A)．
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；R0应选择________Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器．
(2)引起该实验系统误差的主要原因是______________________．
【解析】 本题主要考查的知识点是测电源的电动势和内电阻，意在考查考生对电学实验器材的选择能力和误差分析能力．
【答案】 (1)3 0.6 1 0～10 (2)电压表的分流
4．(9分)(2009·北京理综)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一个这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝，内阻rg＝0.1Ω)和若干导线．
①请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图1中器件的连接方式，画线把它们连接起来．
②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图2所示．处理实验数据时，首先计算出每个电阻值I的倒数eq \f(1,I)；再制作R—eq \f(1,I)坐标图，如图3所示，图中已标注出了(R，eq \f(1,I))的几个与测量对应的坐标点．请你将与图2实验数据对应的坐标点也标注在图3上．
③在图3上把描绘出的坐标点连成图线．
④根据图3描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝__________V，内电阻r＝__________Ω.
【解析】 本题考查测量电源电动势和内阻实验的设计和数据处理，意在考查考生实验设计的能力和处理实验数据的能力等．
①先设计实验电路图，然后再根据电路图连线．由欧姆定律E＝I(R＋r)知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出电源电动势和内阻．因此，直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行．
②由电表可读出此时电流为，则坐标为(2,2.6)．再在坐标纸上描出该点．
③剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的曲线连接起来，得到一条直线．
④将欧姆定律的表达式E＝I(R＋r)变形得R＝eq \f(E,I)－r，由此式可知，外电阻和电流的倒数呈线性关系．将图中的直线延长，与纵坐标轴的交点值为－r＝－0.3，则电阻为0.3Ω，直线的斜率为k＝E＝eq \,4－2)＝1.5(V)．
【答案】 ①见图1 ②见图2 ③见图2
④1.5(1.46～1.54) 0.3(0.25～0.35)
5．(9分)(2009·高考海南卷)图1是利用两个电流表和测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，为理想电流表．
(1)按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线．
(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至__________(填“a端”、“中央”或“b端”)．
(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表和的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为
在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1—I2曲线．
(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝__________V，内阻r＝__________Ω.(保留两位小数)
(5)该电路中电源输出的短路电流Im＝__________A.
【答案】 (1)连线如图1所示． (2)b端 (3)如图2所示．
(4)1.49(在1.48～1.50范围内同样给分) 0.60(在0.55～0.65范围内同样给分)
(5)2.5(在2.3～2.7范围内同样给分)
6．(12分)(2009·扬州模拟)测量电源的电动势E及内阻r(E约为6V，r约为1.5Ω)．器材：量程3V的理想电压表V，量程的电流表A(具有一定内阻)，固定电阻R＝8.5Ω，滑动变阻器R′(0～10Ω)，开关S，导线若干．
(1)画出实验电路原理图．图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．
(2)用笔画线代替导线在下图中完成实线连接．
(3)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则可以求出E＝________，r＝________.(用I1，I2，U1，U2及R表示)
【答案】 (1)(2)如图
(3)eq \f(I1U2－I2U1,I1－I2) eq \f(U2－U1,I1－I2)－R
7．(12分)(2009·杭州模拟)用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有：
A电压表：0～3V～15V
B电流表：0～～3A
C变阻器R1(总电阻20Ω)
D变阻器R2(总电阻100Ω)；以及电键S和导线若干．
(1)画出实验电路图(标明变阻器规格)．
(2)如图所示的U—I图上是由实验测得的7组数据标出的点，请你完成图线，并由图线求出E＝________V，r＝________Ω.
(3)若只选用两组数据，用欧姆定律算出E、r，有可能误差较大，若选用第________和第________组数据误差最大．
【解析】 (1)电路图如答案图
(2)如图，由纵轴截距可得电动势E＝1.5V，由r＝|eq \f(ΔU,ΔI)|，可得干电池的内阻r＝0.5Ω.
(3)5、6组数据误差较大．
【答案】 (1)电路图如图所示
(2)图见解析 1.5 0.5 (3)5 6
8．(12分)按右图所示的电路测量两节干电池串联组成的电池组的电动势E和内阻r，其中R为电阻箱，R0为定值电阻，干电池的工作电流不宜超过.实验室提供的器材如下：电流表(量程0～0.6～)，电阻箱(阻值范围0～999.9Ω)，定值电阻若干，开关、导线若干．
(1)在下面提供的四个电阻中，保护电阻R0应选用________(填写阻值相应的字母)．
A．5Ω B．20Ω C．100Ω D．1Ω
(2)根据电路图，请在图甲中画出连线，将器材连接成实验电路．
(3)实验时，改变电阻箱R的值，记录下电流表A的示数I，得到若干组R、I的数据．根据实验数据绘出如图乙所示的R－eq \f(1,I)图线，由此得出电池组的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.按照此实验方法，电动势的测量值与真实值相比________，内电阻的测量值与真实值相比________．(填“偏大”、“偏小”、“相等”)
【解析】 (1)两节干电池的电动势E＝3V，电路工作电流不超过，电路中的最小电阻R＝eq \f(E,I)＝eq \f(3,0.5)Ω＝6Ω，而R＝R0＋r＋RA，故R0选5Ω，A正确．
(2)见答案
(3)由闭合电路欧姆定律E＝I(R＋RA＋R0＋r)得
R＝E·eq \f(1,I)－(RA＋R0＋r)，在R－eq \f(1,I)图象中E为图象的斜率E＝eq \f(24,10－2)V＝3.0V，图线在R轴上的交点为RA＋R0＋r＝6.0Ω，所以RA＋r＝r测＝6.0Ω－R0＝1.0Ω，测量的内阻应为r＋RA，故偏大，A读数是流过电流表的真实电流，因而电动势无误差，测量值与真实值应相等．
【答案】 (1)A
(2)连接如图
(3)2.9～3.0 0.9～1.1 相等 偏大
9．(12分)右图是测定电流表内电阻实验的电路图，电流表的内电阻约为100Ω左右，满偏电流为500μA，有电池作电源．
(1)实验室配有的可变电阻是
A．电阻箱，阻值范围为0～10Ω
B．电阻箱，阻值范围为0～9999Ω
C．电位器，阻值范围为0～200Ω
D．电位器，阻值范围为0～20kΩ
在上述配有的可变电阻中，电路图中的R′应选用________；R应选用________(填字母代号)．
(2)某学生的实验步骤如下：
①先将R的阻值调到最大，合上S1，调节R的阻值，使电流表的指针指到满刻度
②合上S2，调节R′和R的阻值，使电流表的指针指到满刻度的一半
③记下R′的阻值
指出上述实验步骤中有什么错误？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)如果按正确实验步骤测得的R′的阻值为100Ω，已知电流表的满偏电流为500μA，现在要把它改装成2V的电压表，则串联的分压电阻R串为________Ω.
【解析】 (1)电流表的内阻约为100Ω，故R′应选用B；为减小用半偏法测电流表内阻的系统误差，必须满足R′≪R，故R应选用D.
(3)由2V＝500μA ×(R串＋R′)解出R串＝3900Ω.
【答案】 (1)B D (2)合上S2后，就不能再调节R的阻值 (3)3900
10．(13分)现有一块59C2型的小量程电流表G(表头)，满偏电流为50μA，电阻约为800Ω～850Ω，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表．可供选择的器材有：
滑动变阻器R1，最大阻值为20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值为100kΩ；电阻箱R′，最大阻值9999Ω；定值电阻R0，阻值1kΩ；电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3.0V；电池E3，电动势4.5V(所有电池内阻均不计)；标准电流表A，满偏电流1.5mA；单刀单掷开关S1和S2；单刀双掷开关S3、S4；电阻丝及导线若干．
(1)采用如下图(甲)所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为________；选用的电池为________．
(2)将G改装成两量程电流表．现有两种备选电路，如图(乙)、(丙)所示．图________为合理电路，另一电路不合理的理由是______________________________________________．
【解析】 (1)用此电路测量表头内阻的方法是半偏法．S1断开和S1闭合的两次操作中要求干路电流近似不变，而满足这个条件必须使滑动变阻器R的阻值远远大于Rg，因此滑动变阻器应选用R2.根据闭合电路欧姆定律可知，电源电动势E越大，R2越大，实验条件满足得越好，误差越小，所以电池应选用E3.
(2)图(乙)所示的电路较合理．因为图(丙)所示电路在通电状态下，更换量程时会造成两个分流电阻都未并联在表头两端，可能导致通过表头的电流超过其满偏电流而损坏．
【答案】 (1)R2 E3 (2)(乙) 理由见解析
I1(mA)
I2(mA)
480
400
320
232
140
68