2021届高考物理二轮复习实验精解训练（11）实验：电源电动势和内阻的测量

2021届高考物理二轮复习实验精解训练（11）

实验：电源电动势和内阻的测量

1.某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表V的最大测量值为3 V，虚线框内为用电流计G改装的电流表.

（1）已知电流计G的满偏电流、内阻，电路中已将它改装为最大测量值为600 mA的电流表，则___________Ω（结果保留两位有效数字）.

（2）通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数I，作出如图乙所示的图像.某次测量时，电压表V的示数如图丙所示，则此时通过电源E的电流为_______mA（结果保留三位有效数字）；电源E的电动势等于___________V，内阻等于_______Ω（结果保留三位有效数字）.

（3）若用来改装电流表的电阻的实际阻值略小于计算值，则对电源电动势测量的结果__________（填“有”或“没有”）影响.

2.为了同时测量一电源的电动势E和内阻r，以及未知阻值的电阻，某同学设计了一电路.实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一个、单刀单掷开关两个、导线若干.

（1）为实现上述目的，请完善实物图的连接；

（2）该同学实验的主要步骤：

①闭合，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电压表的示数；

②保持闭合，断开，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电压表的示数；

③根据记录的数据，作出两条图线如图所示.

由图线可得电动势_________，内阻____________，___________.（用图中所给字母表示）

3.学习了“测电源电动势和内阻”后，某物理课外活动小组自制了西红柿电池组，设计了如图甲所示的实验电路，测定了电压表的内阻，并用多种方法测量电池组的电动势与内阻，请完成下面实验.

（1）用笔画线代替导线按照电路图将图乙所示实物连线.

（2）将单刀双掷开关S打向触头1，调节电阻箱，记录电阻箱的示数为，电流表的示数为，电压表的示数为，则电压表的内阻_______.

（3）将单刀双掷开关S打向触头2，测得多组电压表示数U和对应的电阻箱的示数R，然后利用数据作出图象为一条倾斜的直线，得到直线的斜率为k，纵轴截距为b，则该电池组的电动势_________，内阻________（用表示）.

4.某同学利用如图甲所示的电路测量电源的电动势E和内阻r，所用的实验器材有：一个电压表V、一个电阻箱R、一个的定值电阻，一个开关和导线若干。

（1）根据电路图，在图乙中用笔画线代替导线，将实物图连成完整电路；

（2）该同学为了用作图法来确定电源的电动势和内阻，以为纵轴、为横轴作出的图像如图丙所示，则该图像的函数表达式为：________________。（用含有的函数表达式表示）

（3）由图像可求得，该电源的电动势__________V，内阻________Ω。（结果均保留2位有效数字）

5.某同学欲测量一电池的电动势和内阻，现有如下器材可供选择：

①标准电池1（电动势，内阻可以忽略）

②标准电池2（电动势，内阻可以忽略）

③检流计（量程，内阻未知）

④滑动变阻器（已知总绕线长度为，且滑片P移至任意位置对应的绕线长度L可读）

⑤定值电阻（阻值已知）

⑥单刀单掷开关三个，记为

⑦待测电池（电动势约为6 V，内阻）

⑧导线若干

该同学设计了如图所示的电路完成实验.两个标准电池只能选一个使用，在图中记为.

（1）请帮助该同学在虚线框内将电路图补充完整.

（2）为了完成实验，标准电池应选择_________（填“1”或“2”）.

（3）该同学按照如下步骤完成该实验：

①将滑片P移至A端，闭合开关；

②保持断开，调节滑片P位置，直至闭合开关时，示数为0，记录此时滑动变阻器段绕线长度；

③保持闭合，再调节滑片P位置，直至闭合开关时，示数为0，记录此时滑动变阻器段绕线长度.

（4）待测电源电动势的表达式为_______，待测电源内阻的表达式为_______.（用表示）

（5）考虑到标准电池有内阻，对上述测量结果进行误差分析.的测量值_______，的测量值__________.（填“偏大”“偏小”或“无影响”）

6.在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅提供了下列实验器材：

A.两节旧干电池，每节电动势约1.5 V

B.直流电压表，量程均为0~3 V，内阻约

C.电流表，量程0~0.6 A，内阻小于

D.定值电阻，阻值

E.滑动变阻器R，最大阻值

F.开关和导线若干

（1）请根据如图甲所示的实物图，在图乙虚线框中画出对应的电路图.

（2）根据图甲电路进行实验，测得多组数据，作出图象，求出电动势和内阻的值均小于真实值，其产生误差的原因是___________.

（3）实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了如图丙所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器触头，记录多组和的值如表所示，用测出的数据在图丁中绘出图线.

（4）在（3）中，由图线可得被测电池组的电动势__________V，内阻______Ω.（结果保留两位有效数字）

7.某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。他根据老师提供的以下器材，画出了如图甲所示的原理图。

①电压表V（量程3 V，内阻约为）

②电流表G（量程3 mA，内阻）

③电流表A（量程3 A，内阻约为）

④滑动变阻器

⑤滑动变阻器

⑥定值电阻

⑦开关S和导线若干

（1）该同学发现电流表A的量程太大，于是他将电流表G与定值电阻并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是__________A。（保留2位有效数字）

（2）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_______。（填写器材编号）

（3）该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势，电源的内阻_________Ω。

8.某一充电宝的产品参数如图甲所示。假设充电宝就是跟蓄电池和干电池一样的可移动直流电源。某同学想测量该充电宝在充满电后的电动势和内电阻，他剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为负极，其余两根导线空置不用。实验室还提供了如下器材：

A.量程是3.0 A，内阻约为的电流表

B.量程是6 V，内阻约为的电压表

C.量程是15 V，内阻约为的电压表

D.阻值为0~，额定电流为0.5 A的滑动变阻器

E.阻值为0~，额定电流为3 A的滑动变阻器

F.阻值为的定值电阻

G.阻值为的定值电阻

H.开关一个，导线若干

（1）实验中滑动变阻器应选用________；电压表应选__________。（选填相应器材前的字母）

（2）根据所给器材，该同学设计了如图乙所示的电路，其中应选择___________，它在电路中的作用是_____________。

（3）该同学记录的8组数据，如下表所示，请在图丙所示的坐标纸上画出该充电宝的图线。由图线可知该充电宝的电动势_______V，内电阻_____Ω。（结果保留3位有效数字）

（4）如果用该充电宝给一款电池容量标明为的手机充电，下列说法正确的是________。

A.理论上手机电池充满电有2000 C的电荷量

B.理论上手机电池充满电有7200 C的电荷量

C.如果该手机使用时电流为100 mA，理论上充电宝满电可以保证手机使用20 h

答案以及解析

1.答案：（1）0.15

（2）300；2.93；1.00

（3）没有

解析：（1）根据欧姆定律可知，代入数据解得.

（2）根据题图内可知电压表读数为2.60 V，根据题图乙可知电流计的读数为100 mA，通过电阻的电流等于通过电流计G电流的2倍，则电路的总电流为300 mA；根据图像可知，电源的电动势为，因改装的电流表的内阻为，则电源内阻.

（3）电源电动势等于电流表读数为零时电压表的读数，可知电表改装时，若用来改装电流表的电阻的实际阻值略小于计算值，则对电源电动势测量的结果没有影响.

2.答案：（1）见解析图

（2）；；

解析：（1）由题意可知，本实验采用电阻箱与电压表测电源电动势与内阻，电压表与电阻箱并联，开关与待测电阻并联，实物电路图如图所示.

（2）由实验步骤可知，电源电动势

整理得

由图示图线可知

解得.

3.答案：（1）连线如图所示

（2）

（3）；

解析：（2）单刀双掷开关接1时，电流表示数为流过电压表及电阻箱的电流之和，故，得.

（3）由，得，即

故.

4.答案：（1）如图所示

（2）

（3）2.9；2.5

解析：（1）根据电路图将实物图连接，如图所示，注意不要交叉；

（2）由闭合电路欧姆定律可知，变形可得，故表达式为；（3）由数学知识可知，图像与纵坐标轴的交点的纵坐标为电源电动势的倒数，由题图可知，图像与纵坐标轴的交点的纵坐标为，解得，图像的斜率为，解得。

5.答案：（1）见解析图

（2）2

（4）；

（5）偏大；无影响

解析：（1）设计的电路图如图所示.

（2）根据电路的要求，标准电池要比待测电池的电动势大，才符合要求，所以标准电池选2.（4）当保持断开，检流计的示数为0时，之间的电压，所以；当保持闭合，检流计的示数为0时，由欧姆定律可知，联立可求得.（5）考虑到标准电池的内阻，则当保持断开，检流计的示数为0时，，其中为标准电池的内阻，为滑动变阻器的最大阻值，可知电动势的测量值偏大，但内阻未受到影响.

6.答案：（1）如图1所示

（2）电压表的分流

（3）如图2所示

（4）2.8（2.5 V~3.0 V均可）；3.0（2.5 Ω~3.0 Ω均可）

解析：（1）如图1所示.

（2）电压表的分流作用.

（3）如图2所示.

（4）由闭合电路欧姆定律可知，，变形得，结合图象分析可得（2.5 V~3.0 V均可），（2.5~3.0均可）.

7.答案：（1）0.60

（2）④

（3）1.0

解析：（1）改装后的电流表量程为；（2）为使电路中电流较大，并且方便调节，故实验中应选用的滑动变阻器是阻值范围较小的，即④；（3）由上可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍，题图乙图像的纵截距等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为，由得，则。

8.答案：（1）E；B

（2）F；防止滑动变阻器调节过度导致短路，并保证测量

（3）图线如图所示

5.07；0.11

（4）B

解析：（1）滑动变阻器R用于改变电路中的电流，从安全和方便性原则考虑应选E；电压表应选B。

（2）作为保护电阻，除了防止滑动变阻器调节过度导致短路处，还要保证测量，因此应选F。

（3）由图像可知，充电宝的电动势为5.07 V，内电阻为。

（4）理论上电池充满电后的电荷量，如果该手机使用时电流为100 mA，理论上充电宝充满电可以保证手机使用，故选项B正确，AC错误。