高考卷 物理专题11 实验：测定电源的电动势和内阻（解析版）

2016-2017学年高二物理百所名校速递分项汇编（选修3-1、3-2）专题11实验：测定电源的电动势和内阻1.【辽宁省盘锦市高级中学2016-2017学年高二上学期期中（11月月考）考试物理试题】某研究性学习小组采用如图1所示的电路测量某干电池的电动势E和内电阻r，R为电阻箱，V为理想电压表，其量程略大于电源电动势．实验中通过多次改变电阻箱的阻值R，从电压表上读出相应的示数U，该小组同学发现U与R不成线性关系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示．回答下列问题：回答下列问题：（1）根据表中的数据和实验原理可知，你认为（填序号）组数据是错误的，[来源:学科网ZXXK]原因是。（2）根据实验数据，请在图所给的坐标系中绘出11UR关系图线；[来源:学科网]（3）由图象可知，该干电池的电动势E=V,内阻r=Ω.（结果保留两位有效数字）[来源:Zxxk.Com]【答案】（1）3随着电阻的减小路端电压应逐渐减小（2）如图所示（3）2.9V0.73Ω.[来源:学_科_网]考点：测定电源的电动势和内阻【名师点睛】测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，实验的电路有三种，分别是伏安法、伏阻法和安阻法．本题采用转换法，将非线性关系通过数学变形转换成了线性关系根据闭合电路欧姆定律进行分析，明确数据的变化情况；根据描点法可得出对应的图象；根据闭合电路欧姆定律列式，通过图象将公式变形，再根据图象的性质即可分析电动势和内电阻。学科网2.【河北省邢台市第一中学2016-2017学年高二上学期第二次月考】某研究小组在做完测量电池组的电动势E和内阻r与描绘小灯泡的伏安特性曲线后，想用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．A．电压表V1（量程6V、内阻很大）B．电压表V2（量程3V、内阻很大）C．电流表A（量程3A、内阻很小）D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流4A）E．小灯泡（2A、5W）F．电池组（电动势E、内阻r）G．开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小．（1）请将设计的实验电路图在下方的虚线方框中补充完整.（2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点（I，U1）、（I，U2），标到U-I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如下图所示，则电池组的电动势E=V、内阻r=Ω．（结果保留两位有效数字）（3）在U-I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为Ω，电池组的效率为（结果保留两位有效数字）．【答案】（1）如图所示（2）4.5V1.0Ω(3)0Ω0056[来源:学科网ZXXK][来源:学&科&网][来源:Z,xx,k.Com]（2）电源的U-I图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势E=4.5V，电源内阻4.52.51.02.0UVVrIA[来源:学,科,网Z,X,X,K]（3）由图所示图象可知，两图象的交点坐标，即灯泡电压UL=2.5V，此时电路电流I=2.0A，电源电动势E=Ir+UL+IR滑，即4.5V=2.0A×1Ω+2.5V+2.0A×R滑，则R滑=0Ω；电池组的效率002.5=564.5LPUIUPEIE出总考点：测电源电动势和内阻、电源效率【名师点睛】测电源电动势与内阻实验时，电压表测路端电压，随滑动变阻器接入电路阻值的增大，电压表示数增大；灯泡两端电压随滑动变阻器阻值增大而减小；根据电压表示数变化确定各电路元件的连接方式，然后作出实验电路图．电源的U-I图象与纵轴的交点示数是电源的电动势，图象斜率的绝对值等于电源内阻．由图象求出两图线的交点对应的电压与电流，然后根据闭合电路中内外电压的关系及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值；由图象求出电路电流，然后由P=UI及效率公式求出电池组的效。3.【河北省邢台市第一中学2016-2017学年高二上学期第二次月考】使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值．完成下列填空：（1）仪器连线如图1所示（a和b是多用电表的两个表笔）．若两电表均正常工作，则表笔a为（填“红”或“黑”）色；（2）若适当调节电阻箱后，图2中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2（b）、（c）所示。则电流表的读数为mA，电阻箱的读数为Ω；（3）计算得到多用电表内电池的电动势为V．（保留3位有效数字）【答案】（1）黑（2）53.0mA4.6Ω（3）1.54V考点：用多用表测电阻、测电源电动势和内阻【名师点睛】多用表的使用是高中物理实验以考查的知识点。当用多用电表测电阻时，电源在表内，要使电流从图中电流表正极流进，从负极流出，因此表笔a连接电源的正极，所以表笔a为黑色的．多用电表测电阻时读数是表盘示数与倍率的乘积；由图示表盘确定其量程，然后读出其示数；电阻箱各旋钮示数与对应倍率的乘积之和是电阻箱示数．应用闭合电路欧姆定律可以求出电源电动势。学科网4.【湖南省长沙市第一中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】小汽车仪表台内的鼓风机靠的是一种电动势约为10V，内阻约为30的电池驱动，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻15AR，R为电阻箱，阻值范围为0999.9，0 R为定值电阻，对电源其保护作用。（1）该同学接入符合要求的0 R后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势为EV，r。（2）冬天为了防止汽车仪表盘上的玻璃“起雾”，可用通电电阻加热，用图丙所示10根阻值皆为30的电阻条和上述电池，现在要使整个电路中电阻条上消耗的功率最大，且要求电阻条数最少，请在图丙中画出电路连线。【答案】（1）1035（2）如图所示：（2）当外电路电阻与内阻相等时，外电阻消耗的功率最大，则外电路总电阻35总R，每根电阻条的阻值都为30，6个电阻并联的阻值为5，然后再与一个电阻串联，即需要将6根据电阻条并联然后再与一个电阻串联，然后接到电源上，电路图如图所示：考点：测定电源的电动势和内阻[来源:学科网]【名师点睛】根据电路图求出图象的函数表达式，然后根据函数表达式与图象求出电源电动势与内阻；外电路电阻与内阻相等时，外电阻消耗的功率最大，根据并联电路的特点即可求解；注意由实验原理结合闭合电路欧姆定律求出表达式，再结合数学知识求得电动势和内电阻。5.【河北省武邑中学2016-2017学年高二上学期周考（11.20）物理试题】某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。（1）实验室除提供开关S和导线外，还有以下器材可供选择：A．电压表V（量程3V，内阻10VRk）B．电流表G（量程3mA，内阻100GR）C．电流表A（量程3A，内阻约为0.5Ω）D．滑动变阻器：1R（阻值范围0~10Ω，额定电流2A）E．2R（阻值范围0~1000Ω，额定电流1A）F．定值电阻：30.5R该同学依据器材画出了如图1所示的原理图，他没有选用电流表A的原因是____________________________________。[来源:学科网ZXXK]（2）该同学将电流表G与定值电阻3R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。（3）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用滑动变阻器______（填写器材的符号）；（4）该同学利用上述实验原理测得数据，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2所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E=_____V（结果保留三位有效数字），电源的内阻r=______（结果保留两位有效数字）；【答案】（1）电流表量程太大（2）0.603A（3）1R（4）1.48VE；0.84（2）改装后电流表量程：30.003100.003A0.603A0.5gggIRIIR；[来源:学科网]（3）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1R．（4）由上可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍，图象的纵截距b等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为：1.48VE．图线的斜率大小k=r，由数学知识知：31.481.060.842.520010UkI，则电源的内阻为：0.84rk考点：测量电源电动势和内阻实验【名师点睛】测量电源的电动势和内电阻的实验，采用改装的方式将表头改装为量程较大的电流表，再根据原实验的研究方法进行分析研究，注意数据处理的方法．学科网6.【山东省济宁市第一中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材A．干电池E（电动势约为1.5V，内电阻大约为1.0Ω）B．电压表V（0~15V）C．电流表A（0~0.6A，内阻AR为0.1Ω）D．电流表G（满偏电流3mA，内阻gR为10Ω）E．滑动变阻器1R（0~10Ω，10A）F．滑动变阻器2R（0~100Ω，1A）；G．定值电阻3990R；[来源:学.科.网]H．开关、导线若干；（1）为了方便且能够准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是___________（填写“1R”或“2R”）；（2）请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选器材的符号（3）图示为某一同学根据他设计的实验，绘出的12II图线（1I为电流表G的示数，2I为电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E=_______V，内电阻r=__________Ω；【答案】（1）1R（2）如图所示（3）1.47E（1.46～1.48均对），内阻0.80rΩ（0.79～0.85均可以）（3）2I为零时，表示断路，11.47ImA，131.47VGEIRR，从横坐标0.1A到0.4A，相差0.3A纵坐标变化量为0.24V（0.24mA对应于0.24V），故0.240.80.3r，故电源的电动势1.47E（1.46～1.48均对），内阻0.80rΩ（0.79～0.85均可以）考点：测定一节干电池的电动势和内阻的实验[来源:Zxxk.Com]【名师点睛】在应用图象法处理实验数据求电源电动势与内阻时，要根据实验电路与实验原理求出图象的函数表达式，然后求出电源电动势与内阻．7.【江苏省清江中学2016—2017学年第一学期期中考试】如图所示，用伏安法测电源电动势和内阻的实验中，在电路中接一阻值为2Ω的电阻R0保护电阻，通过改变滑动变阻器，得到几组电表的实验数据：U（V）1.100.860.700.540.06I（A）0.100.160.200.240.36请完成下列问题（1）本实验系统误差主要因素是；（2）用作图法在坐标系内作出U-I图线；（3）利用图线，测得电动势E=V，内阻r=Ω。（4）电动势测量值真实值，内阻测量值真实值（选填“大于、小于或等于”）；【答案】（1）电压表的分流作用（2）作图：略（3）1.5，2（4）小于，小于（4）由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U-I图象如图所示，由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，考点：考查了测定电源电动势和内阻实验[来源:学科网]【名师点睛】测定电源的电动势和内电阻是高中阶段电学实验考查的重点，是近几年各地高考题目的出题热点，本题突出了对于实验原理、仪器选择及U-I图象处理等多方面内容的考查，题目层次源于课本，凸显能力，体现创新意识，侧重于对实验能力的考查学科网8.【山西