高考物理二轮复习实验题强化训练专题2.7 测电源电动势和内电阻（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理二轮复习实验题强化训练专题2.7 测电源电动势和内电阻（2份，原卷版+解析版），共32页。
①按图甲所示原理图完成电路连接；
②把、均调至最大阻值；
③闭合开关S，调节、，使、均有合适示数，分别为、，若调至、满足的关系，此时电阻箱的阻值为1500Ω，则可知电压表的内阻为___________Ω；
④若将调至4000Ω并保持不变，调节，记录多组对应的、值，以为纵坐标，为横坐标描点作图，在实验误差允许范围内得到一条倾斜直线，直线的纵截距为b，则电源的电动势为___________（用已知量和已测得量计算出结果）。
（2）用伏安法测量电源电动势和内阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。按如图乙所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。
①闭合开关、，灵敏电流计⑥的示数不为零，调节R和R＇使得灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数和；②改变滑动变阻器R、R＇的阻值，重新使得灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数和；③重复②操作，得到了多组I、U；④根据实验得到的多组数据作出的U-I图线如图丙所示，由此可得电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留2位有效数字）
【答案】 3000 2.0 1.0
【详解】（1）③[1]根据并联电路规律可知代入数据可得
④[2]根据闭合电路欧姆定律有整理得
故，
（2）④[3][4]根据闭合电路欧姆定律有所以图像的斜率为
所以电源的内阻当时，，解得
2．某同学利用如图甲所示的电路，测量某电源的电动势和内阻，所用器材如图乙所示。请回答下列问题：
（1）按照图甲所示的电路图，将图乙中的实物连线补充完整____；
（2）将滑动变阻器滑片滑到最左端，单刀双掷开关与“1”连通，再闭合开关，调节滑动变阻器滑片，记录下多组电压表和电流表的数据（，），断开开关。作出图像如图丙中的“I”所示，根据图线“I”可得：电源电动势为___________V，内阻为___________Ω；（结果均保留2位小数）
（3）将滑动变阻器滑片滑到最左端，与“2”连通，再闭合开关，调节滑动变阻器滑片，记录下多组电压表和电流表的数据（，），断开开关，作出图像如图丙中的“II”所示；
（4）只考虑电表内阻所引起的误差：
i.根据上述实验计算可得：电源电动势的真实值为___________V，内阻的真实值为___________Ω，电流表内阻为___________Ω；（结果均保留2位小数）
ii. 图线“I”和“II”相交于P（0.34A，2.36V）点，当电路工作于P点所示的状态时，若与“2”连通，则滑动变阻器连入电路的阻值为___________Ω（结果保留2位小数）。
【答案】 4.10 5.13 4.10 4.77 0.36 6.58
【详解】（1）[1]由电路图可得实物图为
（2）[2][3]由闭合电路欧姆定律得则图像与纵轴交点为电动势，图线斜率为电源内阻，由图像得；
（4）[4]当单刀双掷开关接1时，电流表示数为零时，电压表示数准确，即图线“I”与纵轴交点为电动势真实值，所以电源电动势的真实值为4.10V；
[5][6] 当单刀双掷开关接2时，电压表示数为零时，电流表示数准确，则电源内阻为
则电流表内阻为
[7]由题意得，当电路工作于P点所示的状态时，若与“2”连通，则滑动变阻器连入电路的阻值为
3．利用如图1所示电路，测量一节干电池的电动势和内阻。要求尽量减小实验误差，调节方便。除干电池、电流表（0~0.6A，内阻约）、电压表（0~3V，内阻约）、滑动变阻器（）、开关、导线外，关于该实验，做如下一些讨论：
（1）用图1所示电路测量干电池的电动势和内阻时，请简要说明仅由电表内阻所引起的系统误差的成因。( )
（2）只考虑电表内阻所引起的误差，另一同学提出一种可以准确测量干电池电动势和内阻的方案：如图甲连接电路，闭合开关，将开关接在a端，调节电阻箱R的阻值，记录多个电压表和电流表的示数，作出图线，如图乙中图线1所示，图线1与U轴和I轴的截距分别为和。保持开关闭合，再将开关接在b端，调节电阻箱R的阻值，记录多个电压表和电流表的示数，作出图线，如图乙中图线2所示，图线2与U轴和I轴的截距分别为和。于是该同学认为，为该干电池电动势E的准确值，为内阻r的准确值。请你说明该方案的合理性。( )
（3）某同学测得某硅光电池在一定光照条件下的图线如图2所示。由图可知，该电池在此光照条件下短路时候的内阻约为______。若在相同光照条件下将该光电池和一个阻值为的定值电阻串联构成闭合电路，则定值电阻的实际功率约为______W。（保留两位有效数字）
【答案】 见解析 见解析
【详解】（1）[1]由于电压表的内阻并非无穷大，因此流过电压表的电流并不为零，导致电流表的示数小于（或不等于）流过电源的电流；
（2）[2]设电流表的内阻为、电压表的内阻为。当开关接a时，可得图线1的表达式
解得，即电动势测量准确、短路电流偏小。当开关接b时，可得图线2的表达式解得，即电动势测量偏小、短路电流准确。综上所述，干电池电动势的准确值，干电池内阻的准确值
（3）[3]由图2可知，电源动势E=3.0V，短路电流为，则该电池在此光照条件下短路时候的内阻约为
[4]在图2中作出电阻值为8kΩ电阻的U-I图线，两图线的交点即为电阻的工作点，如图所示
由图可知，电压约为U=1.41V；电流约为；故定值电阻的实际功率约为
4．在“用DIS测量电源的电动势和内阻”的实验中，A同学将待测电源、电阻箱R、阻值为6Ω的定值电阻R0、电流传感器连成图（甲）所示的电路。
（1）B同学认为：R0阻值太小，可以去掉。此观点________（选填“正确”、“错误”）
（2）A同学实验时，调整电阻箱的阻值，记录多组电阻箱的阻值R和电流传感器示数I，在计算机上绘出的关系图线，如图（乙）中的线a所示，将电源a换为电源b，测量多组数据，在同一坐标系中绘出图线b。不计电流传感器内阻，由图线可知，电源a的电动势Ea=_______V，内阻ra=_______Ω。
（3）若将定值电阻R2分别与电源a、b连接，则R2两次消耗的功率Pa_________Pb（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 错误 10 4 小于
【详解】（1）[1]如果去掉R0，当电阻箱R阻值为0Ω时电路被短路，不安全，所以观点错误；
（2）[2]根据闭合电路欧姆定律化解得则
解得Ea=10V
[3]根据解得ra=4Ω
（3）[4]由a、b线对比可知；若将定值电阻R2分别与电源a、b连接，有
则与电源a连接时，电流更小，由可知Pa＜Pb
5．研究小组利用如图（a）所示电路测量某水果电池的电动势和内阻。电流表和量程均为，内阻相同。电阻箱R、和的最大阻值均为。
（1）测量电流表的内阻。调节电阻箱R、的阻值均为，闭合开关和，调节电阻箱使电流表的示数为零，电阻箱的阻值如图（b）所示，则电流表的内阻______。
（2）保持闭合，断开。将电阻箱调到______，使与整体可视为量程为的电压表。
（3）接着，保持电阻箱不变，改变电阻箱的值，记录电流表和的值和，实验数据如表所示。
根据表中数据绘制图像如图（c）所示，则水果电池的电动势______，内阻______。（计算结果保留一位有效数字）
（4）实验后研究小组发现开关氧化严重，闭合时的接触电阻较大。与水果电池的实际值比较，该小组测得的内阻______。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
【答案】 900 1600 1 4×103 偏小
【详解】（1）[1]根据电桥法测电阻的推论，当电流表的示数为零时，电阻关系满足读出R1=900Ω，故RA=900Ω。
（2）[2]根据欧姆定律得U=I(RA+R0)解得R0=1600Ω
（3）[3][4]由闭合电路欧姆定律得2500I2=E-I1(RA+r)；
由数学知识求纵轴截距，可以求出E=1V
（4）[5]图像斜率绝对值k约为2。则在（1）中由于S2有电阻，导致测量值偏小，r偏小。
6．某同学想测如图（1）集成电路里很薄的方块电阻的电阻率，同时测干电池电动势和内阻，他设计了如图（2）所示电路。已知方块电阻的上、下表面是边长为的正方形，上下表面间的厚度为，连入电路时电流方向如图（1）所示，电压表可认为是理想的。
①断开开关k，闭合开关S，改变电阻箱R阻值，记录不同R对应的电压表的示数U；
②将开关S、k均闭合，改变电阻箱R阻值，再记录不同R对应的电压表的示数U；
（1）画出步骤①②记录的数据对应的随变化关系的图像分别对应如图（4）所示的两条图线，横截距分别为、，纵截距为、，请判断哪条是步骤①对应的图线________，则电源的电动势________，电源内阻________，则方块电阻________。
（2）要测出方块电阻的电阻率，先用螺旋测微器测量上下表面间的厚度，如图3所示，则厚度________mm。
（3）方块电阻的电阻率表达式为________（用、、等已测量字母表示）。
【答案】 纵截距为、横截距为的图线 ## 0.593##0.591##0.592##0.594##0.595 ##
【详解】（1）[1]R相同时，步骤②比步骤①多并联一个支路，外电阻更小，U更小，图线的纵轴截距更大，故纵截距为、横截距为的图线为步骤①对应的图线；
[2]步骤①中，根据闭合电路欧姆定律可得可得可知图像的纵轴截距为
所以
[3] 图像的斜率为可得电源内阻为
[4]步骤②中，根据闭合电路欧姆定律可得可得可知图像的纵轴截距为；图像的斜率为联立解得或
（2）[5]螺旋测微器的精确值为，由图可知厚度为
（3）[6]方块电阻为又或可得方块电阻的电阻率表达式为或
7．电学实验中可将电源E1与电源E2及灵敏电流计G连成如图甲所示电路，若灵敏电流计G示数为0，说明此时两电源的电动势相等。
根据这一原理，某同学设计如图乙所示电路，测量某电源C的电动势Ex。其中A为工作电源（内阻不计），B为电动势恒定的标准电源，其电动势为EN。R1、R2为电阻箱，R3为滑动变阻器，G为灵敏电流计，S1、S3为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关。实验过程如下：
①实验开始之前，将R1和R2的阻值限定在1000Ω到3000Ω之间；
②将S2置于1处。闭合开关S1、S3，通过调节R1、R2，使R3阻值为0时，灵敏电流计G示数为0。记录此时的R1与R2的阻值，分别为R1、R2；
③先将________，再将开关S2置于2处，调节R1、R2，并保持通过R1、R2的电流不变，重复上述操作，使R3的阻值为0时，灵敏电流计G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1′、R2′。根据上述实验过程回答问题：
（1）实验步骤①中，开始时滑动变阻器触头应处在最端___________（填“左”或“右”）；
（2）在步骤③中，缺少的操作步骤是________；
（3）在步骤③中，为保持实验过程中流过R1与R2的电流不变，调整R1、R2时需要使R1、R2与R1′、R2′满足的关系是____________（用题中所给物理量符号表示）；
（4）待测电源C的电动势E=_____________（用题中所给物理量符号表示）；
（5）若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势E测量值将___________（填“偏大”或“不变”或“偏小”）。
【答案】 左 将R3滑动变阻器触头滑到最左端 不变
【详解】（1）[1]在开关闭合前，R3接入的阻值应为最大，保护G，则触头应在最左端；
（2）[2]将开关S2置于2处前，需要将R3滑动变阻器触头滑到最左端，保护灵敏电流计；
（3）[3]改用待测电源替换标准电源的位置，其前提条件是工作电源A所在电路电流I要保持不变，电源A的输出电压固定不变，采取的措施是使R1与R2的阻值之和为某一固定阻值，使R1′和R2′的阻值之和也为该固定阻值，即满足的关系是
（4）[4]根据部分电路欧姆定律有；可知，当满足时，有
（5）[5]若考虑工作电源内阻，则有；因为；
考虑到了工作电源内阻后，则有整理后依旧为故测量值将不变。
8．为了测量某电源的电动势和内阻，设计了如图所示的电路，其中、为电阻箱（最大阻值为），为定值电阻（阻值为）。实验器材还有：标准电池（电动势为，内阻不计），灵敏电流计G（量程为），待测电池（电动势小于，内阻未知），开关3个，导线若干等。
主要实验步骤如下：
a．按电路图连接实验电路，闭合开关，调节电阻箱为某一阻值；
b．闭合开关、，调节电阻箱，使灵敏电流计G示数为零，记录下此时、的阻值；
c．改变电阻箱的阻值，重复以上步骤，记录下多组、对应的阻值；
d．作出、图像，由图像求得待测电源的电动势和内阻。
回答以下问题：
（1）步骤b中，使灵敏电流计G示数为零，此时电阻箱两端的电压和两端电压的关系：______（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）利用记录的多组、对应的阻值，作出图像如图所示。
则随变化的关系式为______（用、、、表示），根据图像可得待测电池的电动势______V、内阻______。（结果保留两位有效数字）
【答案】 1.5 5.0
【详解】（1）[1]步骤b中，使灵敏电流计G示数为零，可知此时电阻箱两端的电压和两端电压的关系
（2）[2]由电路图可知，两端的电压由于则
整理可得
[3][4]由图像可得；联立解得；
36
66
94
114
134
182
167
153
143
133