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）

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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=1.0Ω2．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______。次数123456改装后的电压表读数5.825.705.565.425.285.15电流表A读数20406080100120（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