50 实验(十二) 电池电动势和内阻的测量(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

[实验(十二)]　电池电动势和内阻的测量 ________________________________________________________________________ (每题10分，建议用时：50分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(10分)(2023·湖北宜城一中模拟)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。 (1)图中电流表的示数为________A。(2分) (2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下： U/V 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I/A 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 ①请根据表中的数据，在坐标纸上作出U­I图线。(2分) ②由图线求得：电动势E＝______ V，内阻r＝______ Ω。(4分) (3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合。其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(2分) 解析：(1)电流表选用量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，则其读数为0.44 A。 (2)坐标系选择合适的标度，根据表中数据描点作出的U­I图线如图所示。 图线与纵轴交点为“1.61 V”，故E＝1.61 V，由图线斜率的绝对值≈1.24 Ω知，电池内阻为1.24 Ω。注意此处不要用图像与纵轴交点值除以与横轴交点值。 (3)长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时间放电，也会引起电动势变化，导致实验误差增大。 答案：(1)0.44　(2)①见解析图　②1.61(1.59～1.63)　1.24(1.22～1.26)　(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大 2．(10分)(2024·河北模拟预测)某实验小组在实验室找了电阻箱R和已知阻值的定值电阻R0，用如图1所示的电路测量电池组的电动势和内阻。 (1)请用笔画线在图2中完成电路的连接。(2分) (2)闭合开关S，按规范操作进行实验，多次改变电阻箱R的阻值，分别读出对应的电压表和电阻箱的示数U、R。 (3)根据所测数据，作出R图线，已知图线斜率为k，在R轴上截距为b，则可得电池组的电动势E＝__________，内阻r＝__________。(用k、b和R0表示)(5分) (4)该小组分析由于电表内阻会引起实验误差，其中分析正确的是______。(3分) A．电动势的测量值偏大，内阻的测量值偏小 B．电动势的测量值偏小，内阻的测量值偏大 C．电动势的测量值和内阻的测量值均偏大 D．电动势的测量值和内阻的测量值均偏小 解析：(1)电路的连接如图所示。 (3)根闭合电路欧姆定律可得＝，可得＝(R＋R0＋r)，所以k＝，－b＝R0＋r，解得E＝，r＝－b－R0。 (4)上面分析中如果考虑电压表内阻，则R0应改为R0与电压表RV并联，即改为，并联后的总电阻小于R0，所以电动势及内电阻的测量值均偏小。 答案：(1)见解析图　(3)　－b－R0　(4)D 3．(10分)现要测量某电源的电动势和电阻。可利用的器材有：电流表A，内阻很小；5个阻值均为R的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5；开关S；一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干。某同学设计的测量电路如图甲所示。 (1)按图甲在实物图乙中画出连线。(2分) (2)测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路，记录对应的电流表的示数I和连入电路中的电阻数目n，则电流I与电阻数目n的关系为＝______________(用题中所给字母R、n、E、r表示)。(2分) (3)以电流I的倒数为纵轴，电阻数目n为横轴画出n图线，若图线的斜率为k，纵截距为b，则电源的电动势E＝________，内阻r＝________。(用题中所给字母k、b、R表示)(4分) (4)由于电流表内阻的影响在本题中没有考虑，导致E测________E真，r测________r真。(以上两空均填“>”“＝”或“<”)(2分) 解析：根据题图甲，实物连线如图所示。 (2)根据闭合电路欧姆定律有E＝I(nR＋r) 整理得＝·n＋。 (3)由(2)问，结合题意有k＝，b＝ 联立解得E＝，r＝。 (4)若考虑电流表内阻的影响，则有 E＝I(nR＋r＋RA) 即＝·n＋ 由此可知E测＝E真，r测>r真。 答案：(1)见解析图　(2)·n＋　(3)　 (4)＝　> 4．(10分)(2023·湖北武汉模拟)某实验小组为了测定金属丝的电阻率和电池的电动势及内阻，设计了如图所示的实验电路。实验器材有：螺旋测微器、刻度尺、一节待测电池、开关S1、单刀双掷开关S2、阻值为R0的定值电阻、电压表、均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹P)、导线若干。请回答下列问题： (1)将金属丝拉直并固定在绝缘支架的A、B接线柱上，用螺旋测微器测量金属丝直径D。 (2)连接好实验电路，开关S2置于1，闭合开关S1，记录电压表示数为U0；先将金属夹P移动到______位置(选填“A”或“B”)，然后将开关S2置于2，移动金属夹P，直到电压表的示数为U0，用刻度尺测出金属丝AP段的长度为L0。(2分) (3)用测得的物理量和已知的物理量表示金属丝电阻率的表达式为ρ＝____________。(2分) (4)开关S2置于2，闭合开关S1，多次改变金属夹P的位置，记录金属丝AP的长度L和电压表的示数U，得到多组数据； (5)以为横坐标、为纵坐标，描绘图像，测得图像中直线的斜率为k，纵轴截距为b。 若不计电压表内阻的影响，电池电动势、电池内阻分别为E1、r1，E1＝______，r1＝______；(用R0、L0、k、b表示)(4分) 若考虑电压表内阻的影响，电池电动势、电池内阻分别为E2、r2，则E2______E1，r2______r1。(选填“>”“＝”或“<”)(2分) 解析：(2)为了保证电路安全，金属丝应在最大阻值处，所以先将金属夹P移动到B位置。 (3) 根据等效原理可知金属丝的阻值为R0，根据电阻定律有R0＝ρ，解得ρ＝。 (5) 根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋r，其中R＝ρ，变形可得＝＋·，根据图像的斜率与截距结合电阻率表达式ρ＝解得E＝，r＝。引起该实验误差的主要原因是电压表的分流作用造成电流总是比电池实际输出电流小，从而导致测电源电动势的测量值小于真实值，电源内阻的测量值小于真实值。 答案：(2)B　(3)　(5)　　>　> 5．(10分)为了测定某电源的电动势和内阻，实验室提供了如下器材： 电阻箱R1、R2两个、阻值为6 Ω定值电阻R0、电流表A(内阻未知)、开关若干、待测电源、导线若干。 (1)现实验小组成员先测量电流表内阻，实验电路如图甲所示，有关实验操作如下： ①S1闭合，S2打开，调节R1，使电流表A满偏； ②保持R1不变，再闭合S2，调节R2，当R2＝2.0 Ω，电流表A的读数为满刻度的三分之二，由此可得电流表的内阻RA的测量值为______ Ω。(2分) ③上述测量中，电流表的测量值比真实值______(填“偏大”“偏小”或“不变”)，产生误差的原因是合上开关S2后，通过电阻箱R2的电流______(填“大于”或“小于”)电流表A的满刻度的三分之一的值。(2分) (2)测定电流表内阻后，实验小组成员设计如图乙所示的电路图测量图中的电源的电动势和内阻。 将开关S合上，多次调节电阻箱R的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I，实验小组成员作出了R图像如图丙所示，根据图像和已知条件可求出电源电动势E＝______V，电源的内阻r＝______ Ω。(6分) 解析：(1)②当R2＝2.0 Ω，电流表A的读数为满刻度的三分之二，可认为此时通过R2的电流为电流表A的读数为满刻度的三分之一，则有ImR2＝ImRA，解得电流表的内阻为RA＝R2＝1 Ω。 ③上述测量中，电流表的测量值比真实值偏小；产生误差的原因是合上开关S2后，电路的总电阻变小，电路总电流变大，故通过电阻箱R2的电流大于电流表A的满刻度的三分之一的值，则有I2R2＝ImRA真>ImR2，可得RA真>R2＝RA测。 (2)根据闭合电路欧姆定律可得E＝I(R0＋RA＋r＋R)，可得＝R＋，可知R图像的斜率为k＝＝ V－1，解得电动势为E＝3 V，R图像的纵轴截距为b＝＝2.6 A－1，解得内阻为0.8 Ω。 答案：(1)②1　③偏小　大于　(2)3　0.8 6．(10分)(2023·江苏南通三模)某学习小组通过实验研究黑盒a、b两端电压随电流变化的规律。实验室提供如下器材： A．黑盒 B．电流表A(0.6 A，内阻约0.5 Ω) C．电压表V1(3 V，内阻约3 kΩ) D．电压表V2(6 V，内阻约6 kΩ)　　 E．滑动变阻器R(0～20 Ω) F．开关，导线若干 (1)学习小组设计了如图甲所示的电路，闭合开关S，移动滑动变阻器R的滑片，记录相应的电压表示数U和电流表示数I如下表，请根据表中数据在图乙中作出UI图线。 U/V 1.95 1.73 1.52 1.30 1.10 0.88 I/A 0.18 0.22 0.26 0.30 0.34 0.38 　 (2)将黑盒视为一个电源，根据作出的图线可得黑盒的等效电动势E0＝________ V(结果保留三位有效数字)。(2分) (3)图甲中电压表应选用________(选填“C”或“D”)。(2分) (4)因电表内阻影响，黑盒等效电动势E0测量值________(选填“偏大”或“偏小”)，原因是____________________。(4分) (5)打开黑盒，内部电路如图丙所示，其中电阻R1＝7.5 Ω，R2＝7.5 Ω，R3＝10.0 Ω，电池E(电动势9.0 V，内阻不计)。甲图中电压表的正、负接线柱分别与b、a相连，电阻R4的阻值最接近________。(2分) A．2.0 Ω B．10.0 Ω C．50.0 Ω 解析：(1)根据表中数据在题图乙中作出的UI图线如图所示。 (2)根据闭合电路欧姆定律有E0＝U＋Ir，可得U＝－rI＋E0，由图像可得黑盒等效电动势E0＝2.95 V(电动势的值在2.90 V～3.00 V都算对)。 (3)由题表可知，电压表示数的最大值为1.95 V，所以电压表选V1，故选C。 (4)按题图甲中伏安法测电源电动势时，路端电压测量准确，但是电路中由于电压表的分流作用，导致干路电流偏小，电压表示数越大，电压表分流就越多，由UI图像修正法有， 所以因电表内阻影响，黑盒等效电动势E0测量值偏小。 (5)由U­I图像可得黑盒等效电源内阻为 r0＝|k|＝ Ω≈5.5 Ω 根据等效电源法有r0＝ 由于实验测量存在误差，所以采用代入法检验最接近电阻R4的阻值，若R4＝2.00 Ω，带入得r0≈6.7 Ω，若R4＝10.0 Ω，代入得r0≈8.6 Ω，若R4＝50.0 Ω，代入得r0＝12 Ω，所以题图甲中电压表的正、负接线柱分别与b、a相连，由于测量中内阻存在误差，在误差允许范围内，电阻R4的阻值最接近2.00 Ω。故选A。 答案：(1)见解析图　(2)2.95(2.90～3.00)　(3)C (4) 偏小　电压表分流　(5)A 学科网（北京）股份有限公司 $$