专题20 电学实验二测量电源电动势和内阻-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）

专题20 电学实验二测量电源电动势和内阻 （2012-2021） 目录 1 题型一、测量电源动势E和内阻r 21 题型二、多用电表的理解与综合应用 题型一、测量电源动势E和内阻r 1.（2021全国乙）一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约 ）和内阻r（小于）。图中电压表量程为 ，内阻 ：定值电阻 ；电阻箱R，最大阻值为 ；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空： （1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选___________ （填“5.0”或“15.0”）； （2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U； （3）根据图（a）所示电路，用R、 、 、E和r表示 ，得 ___________； （4）利用测量数据，做 图线，如图（b）所示： （5）通过图（b）可得 ___________V（保留2位小数）， ___________ （保留1位小数）； （6）若将图（a）中电压表当成理想电表，得到的电源电动势为 ，由此产生的误差为 ___________%。 【答案】 (1). 15.0 (2). (3). 1.55 (4). 1.0 (5). 5 【解析】（1）[1]为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大，则由并联电路分压可得 代入数据解得 因此选 。 （3）[2]由闭合回路欧姆定律可得 化简可得 （5）[3][4]由上面公式可得 ， 由 图象计算可得 ， 代入可得 ， （6）[5]如果电压表为理想电压表，则可有 则此时 因此误差为 2.（2021湖南） 某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为 ）、一个电流表（内阻为 ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 ，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下： （1）将器材如图（a）连接： （2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________端（填“a”或“b”）； （3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 和电流表示数 ，得到多组数据； （4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为 ，与纵轴截距为 ，设单位角度对应电阻丝的阻值为 ，该电池电动势和内阻可表示为 ___________， ___________（用 、 、 、 、 表示） （5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝阻值 。利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图__________（电阻丝用滑动变阻器符号表示）； （6）利用测出的 ，可得该电池的电动势和内阻。 【答案】 (1). (2). (3). (4). 【解析】（2）[1]开关闭合前，为了保护电路中的元件，应将电阻丝的最大阻值接入电路，根据电阻定律 可知电阻丝接入越长，接入电阻越大，金属夹应夹在电阻丝的 端。 （4）[2]设圆心角为 时，电阻丝接入电路中的电阻为 ，根据闭合电路欧姆定律 可知 整理得 结合图象的斜率和截距满足 ， 解得电源电动势和内阻为 （5）[3]实验器材中有定值电阻 和单刀双掷开关，考虑使用等效法测量电阻丝电阻，如图 原理的简单说明： ① 将开关置于 位置，读出电流表示数 ； ② 将开关置于电阻丝处，调节电阻丝的角度，直到电流表示数为 ，读出此时角度θ ； ③ 此时 ，即可求得 的数值。 3.（2020天津）某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表 （量程 ，内阻约为 ） 电流表 （量程 ，内阻约为 ） 滑动变阻器 （ ，额定电流 ） 待测电池组 （电动势约为 ，内阻约为 ） 开关、导线若干 ①该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。 ②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________端（填“a”或者“b”） ③实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为 的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出 图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________ 。（结果均保留两位有效数字） 【答案】 (1). 5 (