2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练2：测量电源电动势和内阻

2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练2：测量电源电动势和内阻 一、原理的判断技巧 实验原理 实验电路图 判断技巧 伏安法 题干中有一个电流表和一个电压表 安阻法 题干中有一个电流表和一个电阻箱 伏阻法 题干中有一个电压表(也可以是一个电流表和一个 定值电阻串联改装成电压表)和一个电阻箱 伏伏法 题干中有两个电压表,且图中的内阻已知 二、常见图像数据的处理方法 电路图 数据图像 处理方法 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 切记:在应用图像处理数据时,关键是根据电路图得出图像解析式,再利用数形结合求解未知量。 【基础巩固】 某同学想利用电流表和电压表测定一节内阻很小的干电池的电动势和内阻。 【实验原理】 （1）根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势E、内阻r、与路端电压U、电流I的关系为E＝　　。①如果能测出U、I的几组数据，就可以列出关于E、r的方程，求出E和r；②在坐标纸上以I为横轴，U为纵轴，用测出的几组数据画出U－I图像，所得直线的纵截距为　　，图线斜率的绝对值为　　（用所给符号表示）。 【实验步骤】 （2）该同学设计了图1中的两种电路图，应该选择的实验电路是　　（选填“甲”或“乙”）。 （3）现有干电池、电流表（0～0.6 A）、开关、导线、坐标纸、刻度尺以及以下器材： A.电压表（0～15 V）　　　　B.电压表（0～3 V） C.滑动变阻器（0～50 Ω） D.滑动变阻器（0～500 Ω） 实验中电压表应选用　　；滑动变阻器应选用　　。（选填相应器材前的字母） （4）按照所选择的电路图正确连接电路。 （5）将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小滑动变阻器的阻值，测出多组U和I的值，并记录。 【数据处理与误差分析】 （6）该同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线。 序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 电流I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480 （7）根据（6）中所画图线可得出干电池的电动势E＝　　 V，内电阻r＝　　 Ω。 （8）该同学发现测得的内阻小于电池规格上标注的真实值，这种误差属于　　（选填“系统误差”或“偶然误差”），产生该误差的原因是　　。 【能力提升】 1.在“测量干电池的电动势和内阻”实验中 （1）部分连线如图1所示，导线a端应连接到　　（选填“A”“B”“C”或“D”）接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为　　V。 （2）测得的7组数据已标在如图3所示U－I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝　　V和内阻r＝　　Ω。（计算结果 均保留两位小数） 2.我国新能源汽车产业在整车的制造以及相关电池技术领域进行了长期且深入的技术积累，成功在汽车行业中实现 了“换道超车”的突破，这得益于我国社会主义市场经济体制的有力支撑。新能源汽车的快速成长，为我国汽车出口带来了规模和品牌双重效应的新发展阶段。有位同学设计了一个如图甲所示的电路图，目的是为了精确测量一种新型电源的电动势及其内阻。仅考虑电表内阻带来的测量误差，该同学提出了一种能够精确测定干电池电动势与内阻的方法。 （1）如图甲连接电路，闭合开关S1，将开关S2接在 a端，调节电阻箱R的阻值， 记录多个电压表和电流表的系数，作出U-I图线，如图乙中图线 1 所示，图线1 与U轴和I轴的截距分别为U1和I1。 （2） 保持开关S1闭合，再将开关S2接在b端，调节电阻箱R的阻值，记录多个电压表和电流表的示数，作出U-I图线，如图乙中图线2 所示，图线2 与U轴和I轴的截距分别为和 U2和I2。 （3）根据上述实验可得：电源电动势的真实值为 ，内阻的真实值为 ， 同时也可测出电流表内阻为 ； （4）用此电路测出的电流表的内阻 系统误差（选填“有”或“无”） 3.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6 V，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0～30 mA）； 电流表A2（量程0～100 mA）； 电压表V（量程0～6 V）； 滑动变阻器R1（阻值0～5 Ω）； 滑动变阻器R2（阻值0～300 Ω）； 开关S一个，导线若干条。 某同学的实验过程如下： Ⅰ.设计如图甲所示的电路图，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，得到如图乙所示的图线。 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U－I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）由图乙所示的图线，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　　。（均选填“相同”或“不同”） 4.为测定一硅光电池的电动势和内电阻，某兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，图中R为滑动变阻器，电压表的量程为0~3V，内阻约为，电流表的量程为0~300mA，内阻为。在光照强度保持不变的条件下进行下述实验： （1）根据所选实验电路图连接好电路，使滑动变阻器滑片位于适当位置，闭合开关，记录电流表和电压表对应的读数I和U；改变滑动变阻器滑片位置，记录多组电表读数； （2）根据数据作出图像，如图乙所示。可求得该硅光电池的电动势________V； （3）当，此时硅光电池的内阻为________（结果保留2位有效数字）；根据图像可知，电池的内阻________（填“是”或“不是”）常数； （4）若将阻值为的定值电阻接在该电池两端，则电阻的实际功率是________W。 5.某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下： 电压表（量程0～3 V，内阻很大）； 电流表（量程0～0.6 A）； 电阻箱（阻值0～999.9 Ω）； 干电池一节、开关一个和导线若干。 （1）根据图（a），完成图（b）中的实物图连线。 （2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U－I图像如图（c）所示，则干电池的电动势为　　V（保留3位有效数字）、内阻为　　Ω（保留2位有效数字）。 （3）该小组根据记录数据进一步探究，作出－R图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为　　Ω（保留2位有效数字）。 （4）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值　　（填“偏大”或“偏小”）。 6.某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻（要求尽可能精确），图甲中电压表V的最大量程为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。 （1）已知电流计G的满偏电流、内阻，电路中已将它改装成量程为600mA的电流表，则___________。 （2）通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数I，作出如图乙的图像。某次测量时，电压表V如图丙所示，则电压表示数为___________V。 （3）请根据图乙求出电源的电动势E等于_________V（此空保留到小数点后两位），电源内阻等于_______（此空保留到小数点后一位），电源内阻测量值___________（“大于”“小于”“等于”）真实值。 7.实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图甲所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U－I图像如图乙所示。 （1）图甲的电路图为下图中的　　。（选填“A”或“B”） （2）如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图乙得到该电池的电动势E＝　　 V，内阻r＝　　 Ω。 （3）实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图乙中重新绘制U－I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将　　，与纵坐标轴交点的数值将　　。（两空均选填“变大”“变小”或“不变”） 8.新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，小明同学趁自家新能源汽车维修之际，在专业师傅的指导下将其所配备的刀片电池进行拆解，并测量其中一块电芯的电动势E和内阻r，现有如下器材：一个电阻箱、一个电流表、一个定值电阻（R0已知）、开关和若干导线、一块电芯、坐标纸和刻度尺。 （1）小明同学将其中一块电芯按图甲连接电路，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱阻值R和电流表电流I，并作出－R图线如图乙所示，图线的纵轴截距为a，斜率为k1，则这块电芯的电动势E＝　　，r＝　　。 （2）利用图甲所示电路测得的内阻r测与真实值r真相比，r测　　r真（填“大于”“等于”或“小于”），该误差属于　　（填“系统误差”或“偶然误差”）。 （3）为优化实验方案，小明同学再按图丙组装电路，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱阻值R和电流表电流I，又作出－R图线（如图丁），其斜率为k2，则这块电芯的内阻r＝　　。（结果请用k1、k2和R0表示） 9.如图甲所示，某实验兴趣小组用铜片、铝片和可乐做成了一个可乐电池，电动势约为1 V、内阻约为几千欧，并设计了乙、丙两个电路测量其电动势和内阻，根据测得数据画出图像（如图戌）。 其中所用实验器材如下： A.电压表（量程为0～1.5 V，阻值约为6 kΩ） B.电流表（量程为0～0.5 mA，阻值约为100 Ω） C.滑动变阻器（0～3 000 Ω） D.开关、导线若干 （1）若只选用其中一种电路测电源电动势和内阻，电路图应选　　（填“乙”或“丙”）更合理，所测得电源电动势为　　V，内阻为　　Ω。（结果均保留1位小数） （2）用笔画线代替导线，请根据（1）问中所选电路图将图丁的实物图进行实物连接。 （3）利用这两个电路所得到的图像如图戌，我们还可以得到电路中电压表内阻为　　Ω，电流表内阻为　　Ω。 10.某同学为了精确测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路。 实验室为其提供的实验器材如下： ①电压表V（量程1.0 V，内阻RV＝10 kΩ） ②定值电阻R1＝10 kΩ ③定值电阻R2＝20 kΩ ④电阻箱R3（0～99.9 Ω） ⑤开关S和导线若干 回答下列问题： （1）由于电压表的量程较小，需将电压表改装成量程为2 V的电压表，需　　（填“串”或“并”）联一定值电阻，该定值电阻应选择　　； （2）实验时，将开关闭合，调节电阻箱的阻值，记录多组电压表的示数U以及对应的电阻箱的阻值R，然后根据记录的数据描绘出－的图像，如图乙所示，已知描绘图像时忽略了电压表的分流作用，若该图像的纵截距为b，斜率为k，则电源的电动势E＝　　，电源的内阻r＝　　； （3）如果不能忽略电压表的分流作用，则（2）中获得的电源内阻的测量值　　（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 11.采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时，某研究性学习小组对此实验进行了如下探究： （1）研究性学习小组首先按图甲所示的实验电路进行了测量。实验后，同学们对该实验方案进行了认真研究分析，发现实验的系统误差是由于电表的因素造成的，该实验的系统误差主要来源于　 。 （2）研究性学习小组对实验方案进行了优化，改进后的实验电路如图乙所示，a为待测电源，b为辅助电源，A、B两点间接有一灵敏电流计G。 ①闭合开关S1、S2，调节R和R'使灵敏电流计G的示数为零，读出电流表和电压表的示数I1和U1； ②改变滑动变阻器R和R'的阻值，再次使灵敏电流计G示数为零，读出电流表和电压表的示数I2和U2； ③由上述步骤中测出的物理量，可以得出电动势E表达式为　　，内电阻r的表达式为　　； ④该实验中E测　　（选填“＞”“＜”或“＝”）E真，r测　　（选填“＞”“＜”或“＝”）r真。 12.（1）某同学采用图1所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。 ①实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在___________(填“M”或“N”)端。 ②按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为___________(填“a”“b”或“c”)。该错误连接会带来的问题是___________________ （2） 如图3所示，用伏安法测量待测电阻Rx的阻值，M、N间电压为U0保持不变。选用三种不同规格的滑动变 （3） 阻器，最大阻值分别是R1=5Ω，R2=20Ω，R3=200Ω，从左向右移动滑片P，研究待测电阻Rx两端的电压U与滑片的滑动距离L（滑片从左向右滑动的最大距离为L0）的关系，获得如图4所示的数据结果。请你结合数据结果判断：在使用图3所示电路测量待测电阻Rx阻值的实验中，选择哪一种规格的滑动变阻器最合适，简要说明理由___________________。 13.某同学测量某电池的电动势和内阻。实验器材如下： 电池（电动势约为，内阻未知） 电压表（量程，内阻约为） 定值电阻 电阻箱（阻值） 开关一个、导线若干。 测量电路如图甲所示： （1）根据实验电路图，请在答题纸上用笔画线将实物图乙补充完整；（ ） （2）根据实验数据绘出的图像如图丙所示，该电池的电动势_______V，内阻_________（结果均保留2位有效数字）； （3）由于电压表并非理想电压表，那么本实验中电动势的测量值____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 14.为测量干电池的电动势和内阻，实验室提供以下实验器材： 两节完全相同的干电池（每节电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω），电压表V（量程为0～3.0V，内阻约为6000Ω），电流表A（量程为0～1.2A，内阻约为0.2Ω），滑动变阻器R（0～50Ω，0～1.0A），导线及开关； （1）甲小组实验电路图如图（a），乙小组实验电路图如图（b）。请将下列实验器材按照电路图（a）连接完成。_______ （2）两个小组电路连接准确无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片读出电流表和电压表的读数，都分别在U-I图像中做出其实验图线；考虑到误差因素，又都在同一图像中作出修正图线，各图线延长线交坐标轴上各点的坐标值如图（丙）和（丁）。 则（丙）图像为________（选“甲”或“乙”）小组作的图像，其中①为________（选“实验图线”或“修正图线”）；（丁）图像中②为________（选“实验图线”或“修正图线”） （3）每节电池的电动势E=________V（结果保留三有效数字），内阻r=________Ω（结果保留两位有效数字）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练2：测量电源电动势和内阻 一、原理的判断技巧 实验原理 实验电路图 判断技巧 伏安法 题干中有一个电流表和一个电压表 安阻法 题干中有一个电流表和一个电阻箱 伏阻法 题干中有一个电压表(也可以是一个电流表和一个 定值电阻串联改装成电压表)和一个电阻箱 伏伏法 题干中有两个电压表,且图中的内阻已知 二、常见图像数据的处理方法 电路图 数据图像 处理方法 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 图像解析式: 图像斜率: 纵截距: 切记:在应用图像处理数据时,关键是根据电路图得出图像解析式,再利用数形结合求解未知量。 【基础巩固】 某同学想利用电流表和电压表测定一节内阻很小的干电池的电动势和内阻。 【实验原理】 （1）根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势E、内阻r、与路端电压U、电流I的关系为E＝　　。①如果能测出U、I的几组数据，就可以列出关于E、r的方程，求出E和r；②在坐标纸上以I为横轴，U为纵轴，用测出的几组数据画出U－I图像，所得直线的纵截距为　　，图线斜率的绝对值为　　（用所给符号表示）。 【实验步骤】 （2）该同学设计了图1中的两种电路图，应该选择的实验电路是　　（选填“甲”或“乙”）。 （3）现有干电池、电流表（0～0.6 A）、开关、导线、坐标纸、刻度尺以及以下器材： A.电压表（0～15 V）　　　　B.电压表（0～3 V） C.滑动变阻器（0～50 Ω） D.滑动变阻器（0～500 Ω） 实验中电压表应选用　　；滑动变阻器应选用　　。（选填相应器材前的字母） （4）按照所选择的电路图正确连接电路。 （5）将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小滑动变阻器的阻值，测出多组U和I的值，并记录。 【数据处理与误差分析】 （6）该同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线。 序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 电流I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480 （7）根据（6）中所画图线可得出干电池的电动势E＝　　 V，内电阻r＝　　 Ω。 （8）该同学发现测得的内阻小于电池规格上标注的真实值，这种误差属于　　（选填“系统误差”或“偶然误差”），产生该误差的原因是　　。 【答案】：（1）U＋Ir E r（2）甲（3）B C （7）1.50（1.49～1.51均可） 0.83（0.81～0.85均可）（8）系统误差 电压表的分流作用 【解析】：（2）测量电池电动势和内阻实验，由于干电池的内阻很小，为减小实验误差，所以应该选择的实验电路为甲。 （3）由于干电池的电动势大约为1.5 V，所以电压表选择量程为3 V的，电流表的量程为0.6 A，所以滑动变阻器选择0～50 Ω的。 （6）在图中标出第2组数据对应点如图所示，之后可以看出除第4组数据所描点偏离直线较多外，其他5组数据所描点都大致位于一条直线上，用直尺过尽可能多的点作一直线，不在直线上的点尽可能分居直线两侧，得到干电池的U－I图像如图所示。 （7）根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，得U＝E－Ir。由此可知，干电池的U－I图像在纵轴的截距数值等于电源电动势，斜率的绝对值等于电源内阻，由图线可得出电池的电动势E＝1.50 V，内阻r＝0.83 Ω。 （8）由于电压表的分流作用，通过电源的电流测量值比实际的小，这种误差是由实验设计原理引起，不能靠多次测量取平均值的方法消除或减小，故为系统误差。 【能力提升】 1.在“测量干电池的电动势和内阻”实验中 （1）部分连线如图1所示，导线a端应连接到　　（选填“A”“B”“C”或“D”）接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为　　V。 （2）测得的7组数据已标在如图3所示U－I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝　　V和内阻r＝　　Ω。（计算结果 均保留两位小数） 【答案】：（1）B 1.20（2）1.50 1.04 【解析】：（1）根据利用电压表和电流表测量干电池电动势和内阻的实验原理，可知导线a应该连接到B接线柱上，测外电路的总电压；根据电压表读数规则可知，电压表示数为1.20 V。 （2）将坐标系上的点用直线拟合，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，离直线较远的点舍去，如图所示，则干电池的伏安特性曲线的纵截距等于电池的电动势，E＝1.50 V；斜率的绝对值等于干电池的内阻，r＝ Ω≈1.04 Ω。 2.我国新能源汽车产业在整车的制造以及相关电池技术领域进行了长期且深入的技术积累，成功在汽车行业中实现 了“换道超车”的突破，这得益于我国社会主义市场经济体制的有力支撑。新能源汽车的快速成长，为我国汽车出口带来了规模和品牌双重效应的新发展阶段。有位同学设计了一个如图甲所示的电路图，目的是为了精确测量一种新型电源的电动势及其内阻。仅考虑电表内阻带来的测量误差，该同学提出了一种能够精确测定干电池电动势与内阻的方法。 （1）如图甲连接电路，闭合开关S1，将开关S2接在 a端，调节电阻箱R的阻值， 记录多个电压表和电流表的系数，作出U-I图线，如图乙中图线 1 所示，图线1 与U轴和I轴的截距分别为U1和I1。 （2） 保持开关S1闭合，再将开关S2接在b端，调节电阻箱R的阻值，记录多个电压表和电流表的示数，作出U-I图线，如图乙中图线2 所示，图线2 与U轴和I轴的截距分别为和 U2和I2。 （3）根据上述实验可得：电源电动势的真实值为 ，内阻的真实值为 ， 同时也可测出电流表内阻为 ； （4）用此电路测出的电流表的内阻 系统误差（选填“有”或“无”） 【答案】：（3） U1 （4） 无 【解析】：（3）设电流表的内阻为、电压表的内阻为。当开关S2接a时，考虑电流表内阻RA，对此时电路，由闭合电路欧姆定律可得，此式对应图线1，由此可知 ，, ，即电动势测量准确、短路电流偏小。当开关S2接b时，考虑电压表内阻RV，对此时电路，由闭合电路欧姆定律可得， 变化为 ，此式对应图线2，由此可知 ，即电动势测量值偏小、短路电流准确。综上所述，干电池电动势的准确值，干电池内阻的准确值。根据 ，，，得电流表内阻。 （4）根据以上分析，用此电路测出的电流表的内阻无系统误差。 3.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6 V，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0～30 mA）； 电流表A2（量程0～100 mA）； 电压表V（量程0～6 V）； 滑动变阻器R1（阻值0～5 Ω）； 滑动变阻器R2（阻值0～300 Ω）； 开关S一个，导线若干条。 某同学的实验过程如下： Ⅰ.设计如图甲所示的电路图，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，得到如图乙所示的图线。 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U－I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）由图乙所示的图线，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　　。（均选填“相同”或“不同”） 【答案】：（1）A2　R2　（2）25　（3）－r　（4）相同　不同　 【解析】：（1）由题图乙所示的U－I图线可知电流表量程应为0～100 mA，故选A2。路端电压大于5.5 V，而电源电动势E约为6 V，故R外≫r，滑动变阻器R1的阻值太小，则滑动变阻器选R2。 （2）由题图乙得r＝＝25 Ω。 （3）由Rx＋r＝得Rx＝－r。 （4）两种接法，都有电流I＝，r＋Rx一定，R从300 Ω变到某同一阻值，电流变化范围相同。 Rx接A、B间时，U＝（R＋Rx）， Rx接B、C间时，U'＝R， 故两种情况下电压变化不同。 4.为测定一硅光电池的电动势和内电阻，某兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，图中R为滑动变阻器，电压表的量程为0~3V，内阻约为，电流表的量程为0~300mA，内阻为。在光照强度保持不变的条件下进行下述实验： （1）根据所选实验电路图连接好电路，使滑动变阻器滑片位于适当位置，闭合开关，记录电流表和电压表对应的读数I和U；改变滑动变阻器滑片位置，记录多组电表读数； （2）根据数据作出图像，如图乙所示。可求得该硅光电池的电动势________V； （3）当，此时硅光电池的内阻为________（结果保留2位有效数字）；根据图像可知，电池的内阻________（填“是”或“不是”）常数； （4）若将阻值为的定值电阻接在该电池两端，则电阻的实际功率是________W。 【答案】： ①. ②. ③. 不是 ④. 【解析】：（2）由题图乙可知电流为零时所对应的电压为电池电动势。 （3）电压为时，由题图乙可知电流为210mA，由闭合电路欧姆定律可得 代入数据解得 根据题图乙可知电池的内阻不是常量。 （4）在图像中做一条过原点的直线表示的定值电阻的伏安特性，如图所示，由图线可知该直线与该电源的伏安特性曲线的交点坐标为，其横、纵坐标的乘积表示电阻的实际功率 5.某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下： 电压表（量程0～3 V，内阻很大）； 电流表（量程0～0.6 A）； 电阻箱（阻值0～999.9 Ω）； 干电池一节、开关一个和导线若干。 （1）根据图（a），完成图（b）中的实物图连线。 （2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U－I图像如图（c）所示，则干电池的电动势为　　V（保留3位有效数字）、内阻为　　Ω（保留2位有效数字）。 （3）该小组根据记录数据进一步探究，作出－R图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为　　Ω（保留2位有效数字）。 （4）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值　　（填“偏大”或“偏小”）。 【答案】：（1）图见解析　（2）1.58　0.63　（3）2.5　（4）偏小 【解析】：（1）实物图连线如图所示。 （2）根据闭合电路欧姆定律知E＝U＋Ir，则U＝E－Ir，结合题图（c）可得，电动势E＝1.58 V，电池的内阻r＝ Ω＝0.63 Ω。 （3）根据闭合电路欧姆定律知E＝I（R＋RA＋r），则＝·R＋，结合题图（d）可得＝2 A－1，解得电流表 内阻RA＝2.5 Ω。 （4）由于电压表分流（IV），使电流表示数I小于电池的输出电流I真，I真＝I＋IV，而IV＝，U越大，IV越大，所以题图所示U－I图像中的电流应该修正，它们的关系如图所示，实测的图线为AB，经过修正后的图线为A'B，可看出图线AB斜率的绝对值和在纵轴上的截距都小于图线A'B的，即实测的E测和r测都小于真实值E真和r真。 6.某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻（要求尽可能精确），图甲中电压表V的最大量程为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。 （1）已知电流计G的满偏电流、内阻，电路中已将它改装成量程为600mA的电流表，则___________。 （2）通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数I，作出如图乙的图像。某次测量时，电压表V如图丙所示，则电压表示数为___________V。 （3）请根据图乙求出电源的电动势E等于_________V（此空保留到小数点后两位），电源内阻等于_______（此空保留到小数点后一位），电源内阻测量值___________（“大于”“小于”“等于”）真实值。 【答案】： ① 0.6 ②2.60 ③2.92 2.93 2.94 ④0.7 ⑤ 等于 【解析】：（1）根据题意，由欧姆定律有 解得 （2）由图丙可知，电压表的量程为，最小刻度为，则读数为。 （3）根据题意可知，改装后电路表的内阻为 流过电源的电流为 由闭合回路欧姆定律有 结合图像可得 ， 解得 由上述分析可知，电源内阻测量值等于真实值。 7.实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图甲所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U－I图像如图乙所示。 （1）图甲的电路图为下图中的　　。（选填“A”或“B”） （2）如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图乙得到该电池的电动势E＝　　 V，内阻r＝　　 Ω。 （3）实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图乙中重新绘制U－I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将　　，与纵坐标轴交点的数值将　　。（两空均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】：（1）B（2）4.5 1.8（3）不变 变大 【解析】：（1）通过观察实物图可知电压表接在电源两端，故电路图为B； （2）根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir得U＝－Ir＋E，则U－I图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E，斜率是电池的内阻r，根据图像可知，纵轴截距为4.5，横轴截距为2.5，结合上述分析可知电池电动势E＝4.5 V，内阻r＝ Ω＝1.8 Ω； （3）分析测量电路可知系统误差的来源是电压表的分流作用，使得电流表的示数小于流过电池的电流，考虑电压表内阻RV的影响，流过电压表的电流为IV＝，可知流过电池的电流为I＝I测＋，则 I＞I测，因电压表内阻RV不变，随着电压U测值减小，电压表电流IV减小，当电压U测值趋于0时，I趋于I测，在图乙中重新绘制的U－I图线如图所示，故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变，与纵坐标轴交点的数值将变大。 8.新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，小明同学趁自家新能源汽车维修之际，在专业师傅的指导下将其所配备的刀片电池进行拆解，并测量其中一块电芯的电动势E和内阻r，现有如下器材：一个电阻箱、一个电流表、一个定值电阻（R0已知）、开关和若干导线、一块电芯、坐标纸和刻度尺。 （1）小明同学将其中一块电芯按图甲连接电路，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱阻值R和电流表电流I，并作出－R图线如图乙所示，图线的纵轴截距为a，斜率为k1，则这块电芯的电动势E＝　　，r＝　　。 （2）利用图甲所示电路测得的内阻r测与真实值r真相比，r测　　r真（填“大于”“等于”或“小于”），该误差属于　　（填“系统误差”或“偶然误差”）。 （3）为优化实验方案，小明同学再按图丙组装电路，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱阻值R和电流表电流I，又作出－R图线（如图丁），其斜率为k2，则这块电芯的内阻r＝　　。（结果请用k1、k2和R0表示） 【答案】：（1） －R0（2）大于 系统误差 （3）R0－R0 【解析】：（1）根据图乙可知E＝I（R＋R0＋r）得＝R＋，可得k1＝，a＝ 则E＝，r＝－R0。 （2）根据等效电源法可知电动势测量值等于真实值，内阻测量值大于真实值。该误差属于系统误差。 （3）根据图丙可知E＝I（R＋RA）＋I＋r，可得＝R＋＋，可知k2＝，得r＝k2ER0－R0，即r＝R0－R0。 9.如图甲所示，某实验兴趣小组用铜片、铝片和可乐做成了一个可乐电池，电动势约为1 V、内阻约为几千欧，并设计了乙、丙两个电路测量其电动势和内阻，根据测得数据画出图像（如图戌）。 其中所用实验器材如下： A.电压表（量程为0～1.5 V，阻值约为6 kΩ） B.电流表（量程为0～0.5 mA，阻值约为100 Ω） C.滑动变阻器（0～3 000 Ω） D.开关、导线若干 （1）若只选用其中一种电路测电源电动势和内阻，电路图应选　　（填“乙”或“丙”）更合理，所测得电源电动势为　　V，内阻为　　Ω。（结果均保留1位小数） （2）用笔画线代替导线，请根据（1）问中所选电路图将图丁的实物图进行实物连接。 （3）利用这两个电路所得到的图像如图戌，我们还可以得到电路中电压表内阻为　　Ω，电流表内阻为　　Ω。 【答案】：（1）丙 1.2 3 076.9（2）如下图（3）6 000 76.9 【解析】：（1）若选乙图方案，相当于测量电压表与可乐电池构成的等效电源的电动势和内阻，此情形测得的电动势和内阻将明显小于可乐电池的实际电动势和实际内阻，故测量误差太大；若选丙图方案，相当于测量电流表和可乐电池构成的等效电源的电动势和内阻，此情形测得的电动势和可乐电池实际电动势相同，测得的内电阻只是略大于可乐电池的内阻，故丙图方案更合理。因丙方案测得的内阻应大于乙方案测得的内阻，故丙方案得到的应为图戊中的图线a，利用图线a可以得到电动势为纵轴截距，即E＝1.2 V，内阻为图线a的斜率，可知r＝ Ω＝3 076.9 Ω。 （2）根据实验原理连接实物图，如图所示。 （3）设可乐电池的电动势和内阻分别为E和r，电流表和电压表内阻分别为RA和RV。根据图丙方案，图线a的U轴截距值恰好为可乐电池的电动势，即E＝1.2 V，实际上图线a的斜率值应为k＝ Ω＝r＋RA，根据图乙方案，图线b的U轴截距值应为0.8 V＝·E，而图线b的斜率值应为＝·r，联立可以解得RV＝6 000 Ω，RA＝76.9 Ω。 10.某同学为了精确测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路。 实验室为其提供的实验器材如下： ①电压表V（量程1.0 V，内阻RV＝10 kΩ） ②定值电阻R1＝10 kΩ ③定值电阻R2＝20 kΩ ④电阻箱R3（0～99.9 Ω） ⑤开关S和导线若干 回答下列问题： （1）由于电压表的量程较小，需将电压表改装成量程为2 V的电压表，需　　（填“串”或“并”）联一定值电阻，该定值电阻应选择　　； （2）实验时，将开关闭合，调节电阻箱的阻值，记录多组电压表的示数U以及对应的电阻箱的阻值R，然后根据记录的数据描绘出－的图像，如图乙所示，已知描绘图像时忽略了电压表的分流作用，若该图像的纵截距为b，斜率为k，则电源的电动势E＝　　，电源的内阻r＝　　； （3）如果不能忽略电压表的分流作用，则（2）中获得的电源内阻的测量值　　（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 【答案】：（1）串 R1 (2) (3)小于 【解析】：（1）由于所给电压表的量程较小，需将所给电压表改装成量程为2 V的电压表，需要电阻分压，所以要串联一定值电阻。电压表改装成量程为2 V的电压表，则（rg＋R）＝Um，解得R＝10 kΩ，故选R1。（2）根据闭合电路欧姆定律得E＝2U＋·r，整理得＝·＋，结合数学知识可知＝k，＝b，所以E＝，r＝。（3）测得的电源内阻应等于电压表内阻RV与电阻R1之和再与电源内阻r并联后的阻值，即r测＝＜r真，故测量值小于真实值。 11.采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时，某研究性学习小组对此实验进行了如下探究： （1）研究性学习小组首先按图甲所示的实验电路进行了测量。实验后，同学们对该实验方案进行了认真研究分析，发现实验的系统误差是由于电表的因素造成的，该实验的系统误差主要来源于　 。 （2）研究性学习小组对实验方案进行了优化，改进后的实验电路如图乙所示，a为待测电源，b为辅助电源，A、B两点间接有一灵敏电流计G。 ①闭合开关S1、S2，调节R和R'使灵敏电流计G的示数为零，读出电流表和电压表的示数I1和U1； ②改变滑动变阻器R和R'的阻值，再次使灵敏电流计G示数为零，读出电流表和电压表的示数I2和U2； ③由上述步骤中测出的物理量，可以得出电动势E表达式为　　，内电阻r的表达式为　　； ④该实验中E测　　（选填“＞”“＜”或“＝”）E真，r测　　（选填“＞”“＜”或“＝”）r真。 【答案】：（1）电流表的分压作用 （2）E＝ r＝ ＝ ＝ 【解析】：（1）该电路图相当于电流表的内接，误差来源于电流表的分压作用； （2）③当调节R和R'使得灵敏电流计G的示数为零时，A、B两点的电势相等，即φA＝φB，电流表测量的是干路上的电流，即通过电源的电流，根据闭合电路的欧姆定律有E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，联立解得E＝，r＝；④在实验过程中，灵敏电流计G的示数为零，相当于A、B之间的等效电阻为零，利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差，故有E测＝E真，r测＝r真。 12.（1）某同学采用图1所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。 ①实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在___________(填“M”或“N”)端。 ②按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为___________(填“a”“b”或“c”)。该错误连接会带来的问题是___________________ （2）如图3所示，用伏安法测量待测电阻Rx的阻值，M、N间电压为U0保持不变。选用三种不同规格的滑动变阻器，最大阻值分别是R1=5Ω，R2=20Ω，R3=200Ω，从左向右移动滑片P，研究待测电阻Rx两端的电压U与滑片的滑动距离L（滑片从左向右滑动的最大距离为L0）的关系，获得如图4所示的数据结果。请你结合数据结果判断：在使用图3所示电路测量待测电阻Rx阻值的实验中，选择哪一种规格的滑动变阻器最合适，简要说明理由___________________。 【答案】：（1）M c 开关不是接在干路上，无法控制电压表，闭合前电压表已经有示数， （2）使用R1可使待测电阻两端的电压随滑动头移动趋近线性变化，方便调节使用。 【解析】：（1）实验时，闭合开关S前，为防止烧坏电表，滑动变阻器的滑片P应处在M端。 c导线接错，错误连接会带来的问题是开关不是接在干路上，无法控制电压表，闭合前电压表已经有示数，应该将c线接电源正极端改接至开关右端。 （2）滑动变阻器R1最合适；使用R1可使待测电阻两端的电压随滑动头移动趋近线性变化，方便调节使用。 13.某同学测量某电池的电动势和内阻。实验器材如下： 电池（电动势约为，内阻未知） 电压表（量程，内阻约为） 定值电阻 电阻箱（阻值） 开关一个、导线若干。 测量电路如图甲所示： （1）根据实验电路图，请在答题纸上用笔画线将实物图乙补充完整；（ ） （2）根据实验数据绘出的图像如图丙所示，该电池的电动势_______V，内阻_________（结果均保留2位有效数字）； （3）由于电压表并非理想电压表，那么本实验中电动势的测量值____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 【答案】： （1） ① （2）② ③ （3） ④小于 【解析】：（1）根据实验电路图甲，将实物图乙补充完整，如图所示 （2）根据题意，由闭合回路欧姆定律有 整理可得 结合图像可得 , 解得 ， （3）由于电压表并非理想电压表，则（2）分析中的实际应为 则电池的电动势的真实值为 即本实验中电动势的测量值小于真实值。 14.为测量干电池的电动势和内阻，实验室提供以下实验器材： 两节完全相同的干电池（每节电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω），电压表V（量程为0～3.0V，内阻约为6000Ω），电流表A（量程为0～1.2A，内阻约为0.2Ω），滑动变阻器R（0～50Ω，0～1.0A），导线及开关； （1）甲小组实验电路图如图（a），乙小组实验电路图如图（b）。请将下列实验器材按照电路图（a）连接完成。_______ （2）两个小组电路连接准确无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片读出电流表和电压表的读数，都分别在U-I图像中做出其实验图线；考虑到误差因素，又都在同一图像中作出修正图线，各图线延长线交坐标轴上各点的坐标值如图（丙）和（丁）。 则（丙）图像为________（选“甲”或“乙”）小组作的图像，其中①为________（选“实验图线”或“修正图线”）；（丁）图像中②为________（选“实验图线”或“修正图线”） （3）每节电池的电动势E=________V（结果保留三有效数字），内阻r=________Ω（结果保留两位有效数字）。 【答案】： （1） ①. （2） ② 甲 ③修正图线 ④实验图线 （3） ⑤3.00 ⑥ 1.0 【解析】：（1）电路连接如图所示 （2） 电路图如图（a）中，主要误差来源于电压表的分流作用，理论上路端电压为零时，外电路被短路，电压表没有分流作用，测量是准确，而随着路端电压的增加，电压表的分流作用逐渐增加，电流表测量值小于准确值，偏差逐渐增大，因此测得的电动势偏小，内电阻偏小；电路图如图（b）中，主要误差来源于电流表的分压作用，理论上当电流表的示数为零时，电流表没有分压作用，电压表测量是准确的，随着回路的电流增加，电流表的分压逐渐增大，电压表测量值小于真是值，而且偏差逐渐增大，因此测得的电动势是准确的，内电阻偏大。因此丙 （3） 图像是甲小组作的图像，其中①为修正图线；丁图像中的②为实验图线。 （3）利用修正图像可知，图像与纵坐标的交点等于电动势，图像的斜率表示内电阻，即 E=3.00V，r=1.0Ω 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$