20202021年高三物理考点专项突破测量电源电动势pdf含解析

2020-2021年高三物理考点专项突破：测量电源电动势1．(2016·北京高考)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是()A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B．一个伏特表和多个定值电阻C．一个安培表和一个电阻箱D．两个安培表和一个滑动变阻器【答案】：D【解析】：由E＝U＋Ir、E＝IR＋Ir、E＝U＋URr知，要测量E和r，需要测出多组U、I或I、R或U、R值，选项A、B、C均可满足测量需要，选项D中R无法测出，最不可取。2．(2016·四川高考)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。实验主要步骤：(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；(ⅲ)以U为纵坐标，I为横坐标，作U­I图线(U、I都用国际单位)；(ⅳ)求出U­I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。回答下列问题：(1)电压表最好选用；电流表最好选用。A．电压表(0～3V，内阻约15kΩ)B．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)C．电流表(0～200mA，内阻约2Ω)D．电流表(0～30mA，内阻约2Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是。A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式，E＝______，r＝________，代入数值可得E和r的测量值。【答案】：(1)AC(2)C(3)akk－R2【解析】：(1)由于电源电动势为3V，电压表应选0～3V量程，而该电路中电压表分流越小，实验误差越小，故选内阻大的电压表，故电压表选A。由欧姆定律得Imax＝ER1＋R2＋r＋rA≈158mA，故C正确。(2)当电压表示数变大时，说明外电路电阻变大，即滑片从左向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，对于A、B两选项，在滑片移动的过程中回路电阻不变，选项C中滑片向右移动时回路电阻变大，选项D中，滑片向右移动时回路电阻变小，故C正确。(3)根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋I(R2＋r)，即U＝E－I(R2＋r)，所以k＝R2＋r，所以r＝k－R2，横截距为U＝0时，I＝a，即0＝E－ak，所以E＝ak。3．(2017·贵州八校联考)小明在做测量电源电动势和内阻的实验，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约为0.3Ω；电压表V(0～3V，内阻约为3kΩ)；电流表A(0～0.6A，内阻为0.80Ω)；滑动变阻器R(最大阻值10Ω)。(1)为了更准确地测出电源电动势和内阻。请在给出的虚线框中画出实验电路图。在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的U­I图线，由图可得出该电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留两位小数)(2)实验时由于________表的分流作用，导致电动势E和内阻r的测量值都小于其真实傎。【答案】：(1)如图所示1.500.20(2)电压【解析】：(1)因电流表的内阻是已知的，故可采用电流表外接电路。由题图可知E＝1.50V，r＝ΔUΔI－rA＝1.50－1.000.50Ω－0.80Ω＝0.20Ω。(2)电压表的分流作用，导致电动势E和内阻r的测量值都小于其真实傎。4．(2015·四川高考)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表A1(量程0～30mA)；电流表A2(量程0～100mA)；电压表V(量程0～6V)；滑动变阻器R1(阻值0～5Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300Ω)；开关S一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：Ⅰ.设计如图所示的电路图，正确连接电路。Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图所示的图线。Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤，得到另一条U­I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)。回答下列问题：（1）电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。（2）由图线，得电源内阻r＝________Ω。（3）用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx。（4）若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________。(选填“相同”或“不同”)【答案】：(1)A2R2(2)25(3)U0I0－r(4)相同不同【解析】：(1)由题U­I图线可知电流表量程应为0～100mA，故选A2。路端电压大于5.5V，而电源电动势E＝6V，故R外≫r，则滑动变阻器选R2。(2)由题图得：r＝ΔUΔI＝25Ω。(3)Rx＋r＝U0I0，Rx＝U0I0－r。(4)由欧姆定律得I＝ER＋r＋Rx，r＋Rx一定，R从300Ω变到某同一阻值，电流变化范围相同。Rx接AB间时，U＝ER＋Rx＋r(R＋Rx)，Rx接BC间时，U′＝ER＋Rx＋rR，故两种情况下电压变化不同。5．(2017·温州模拟)在测定一组干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A．电流传感器1B．电流传感器2C．定值电阻R0(3kΩ)D．滑动变阻器R(0～20Ω)E．开关和导线若干某同学发现上述器材中没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。(1)该同学利用测出的实验数据作出的I1­I2图线(I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I1远小于I2)如图乙所示，则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(2)若将图线的纵轴改为________，则图线与纵轴交点的物理含义即为被测电池电动势的大小。【答案】：(1)4.51.5(2)I1R0【解析】：(1)由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir，可得I1R0＝E－I2r，则I1＝ER0－rR0I2，即I1与I2间为线性关系，由数学知识可得，k＝－rR0，b＝ER0，由题图乙可知，b＝1.5mA，k＝－0.5×10－3，解得E＝4.5V，r＝1.5Ω。(2)若将图像纵轴改为路端电压，即I1R0，则图线与纵轴交点的物理意义即为被测电源电动势的大小。6．(2015·安徽高考)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱(0～999.9Ω)和若干导线。(1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为0～50mA的电流表，则应将表头与电阻箱________(填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为________Ω。(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表。①根据、表中数据，图中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图中，并画出IR­I图线。123456R/Ω93.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.421.401.361.331.261.20②根据图线可得电池的电动势E是__________V，内阻r是________Ω。【答案】：(1)并联5.0(2)①如图所示②1.532.0【解析】：(1)改装为大量程的电流表并联一个电阻，则：R(50×10－3－100×10－6)＝100×10－6×2500，故R≈5.0Ω(2)描点连线后由图线纵轴截距得到电池的电动势为1.53V，由图线斜率求得的电阻值减去改装后的电流表阻值可得到电池内阻为2.0Ω。7．(2017·天津高考)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1.0kΩ，电阻R1＝9.0kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0Ω的电阻。（1）按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开。(2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图像如图。由I1­I2图像得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。【答案】：（1）aa′导线断开bb′导线断开（2）1.4V0.5Ω【解析】：(1)若一根导线两端有电势差，则导线断开。a、b′间的电压不为零，说明a、a′或b、b′间有一处导线断开，若a、a′间电压不为零，说明aa′导线断开；若a、a′间电压为零，则一定是bb′导线断开。(2)将电流表A1和R1串联当成电压表使用，电压测量值U＝I1(r1＋R1)，根据闭合电路欧姆定律有I1(r1＋R1)＝E－I2(r＋R0)，整理得I1＝Er1＋R1－r＋R0r1＋R1I2，由题图可知，纵轴截距b＝0.14×10－3A＝Er1＋R1，所以电动势E＝0.14×10－3×(1×103＋9×103)V＝1.4V，斜率的绝对值表示r＋R0r1＋R1，即|k|＝0.14－0.05260＝r＋R0r1＋R1，解得r≈0.5Ω。8．(2016·四川高考)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关导线若干。实验主要步骤：(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；(ⅲ)以U为纵坐标，I为横坐标，作U­I图线(U、I都用国际单位)；(ⅳ)求出U­I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用______。A．电压表(0～3V，内阻约15kΩ)B．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)C．电流表(0～200mA，内阻约2Ω)D．电流表(0～30mA，内阻约2Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式，E＝______，r＝________，代入数值可得E和r的测量值。【答案】：(1)AC(2)C(3)akk－R2【解析】：(1)电路中电压表的内阻越大分流越小，实验误差越小，故选内阻大的电压表，故电压表选A。回路中电流的最大值Imax＝ER1＋R2＋r＋rA≈158mA，故电流表选C。(2)当电压表示数变大时，说明外电路电阻变大，即滑片从左向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，对于A、B两选项，在滑片移动的过程中回路电阻不变，选项C中滑片向右移动时回路电阻变大，选项D中，滑片向右移动时