专题04 实验——测量电源电动势和内阻【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理上学期期末真题分类汇编（上海专用）

专题04 实验——测量电源电动势和内阻 一、实验题 1．（23-24高二上·上海徐汇·期末）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差 （1）现有电流表（0-0.6A），开关和导线若干，以及以下器材： A．电压表（0-15V）B．电压表（0-3V）C．滑动变阻器（）D．滑动变阻器（） 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）。 （2）某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出图线 。 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 （3）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势 V，内电阻 （均保留两位有效数字） 【答案】 B C 1.5 0.83 【详解】（1）[1]一节干电池的电动势约1.5V，则电压表选0-3V，故选B； [2]一节干电池的内电阻约为几欧姆，则滑动变阻器选C； （2）[3] 根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的图象如图所示 （3）[4][5] 由图示电源图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5，则电源电动势，电源内阻： 2．（23-24高二上·上海徐汇·期末）（1）用图1所示的方法测量某电源的电动势E和内电阻r（约为1Ω）。其中R为电阻箱，电流表的内电阻约为0.1Ω。所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用RA表示，请你用E、r和RA表示出E'= ，= 。 （2）利用下图中的甲图电路测定一节旧干电池的电动势和内阻。通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在乙图中画出了U—I图线。由图线可以得出此干电池的电动势E= V，内阻r= Ω；（均保留两位小数） （3）根据实验测得的I、U数据，若令y=IU，x=I，则由计算机拟合得出y—x的图线应是图丙中的 （选填“a”、“b”或“c”），其余两条图线分别是令y=IE和y=I2r得出的。根据前面测量得到的电源电动势和内阻的值，推测图丙中A点的x、y坐标分别为 A、 W（均保留2位有效数字）。 【答案】 E r+RA 1.42/1.43/1.44 1.25/1.26/1.27 c 1.1 1.6 【详解】（1）[1][2]因外电路断路时的路端电压等于电源的电动势，则由电路可知 E'=E r'=r+RA （2）[3][4]根据 U=E-Ir 则由图线可以得出此干电池的电动势 E=1.43V 内阻 （3）[5]根据实验测得的I、U数据，若令y=IU，x=I，则 可知得出y—x的图线应是图丙中的c； [6][7]根据前面测量得到的电源电动势和内阻的值，图丙中A点对应外电路短路时的情况，此时 3．（23-24高二上·上海·期末）在“测定电池的电动势和内阻”实验中 （1）用如图所示的电路图测量，得到的一条实验数据拟合线如图所示，则该电池的电动势 V；内阻 Ω（小数点后均保留2位）； （2）现有电阻箱阻值R′，电压表，按如图3所示测定一节干电池的电动势和内阻，多次测量，得到数据后，以为纵坐标，则以 为横坐标，可得到一次函数图像，若图像斜率为k，与纵轴截距为b，则电源的内阻为 。 【答案】 1.47 0.66 【详解】（1）[1][2]延长图2所给曲线，如下图所示 根据闭合回路欧姆定律有 可知，图线与U轴的交点为电源电动势，斜率大小为内阻r，则 （2）[3][4]当接入电阻箱时，根据闭合欧姆定律 整理得 所以可以以为纵坐标，为横坐标得到一次函数图像，且有 解得 4．（23-24高二上·上海浦东新·期末）测电源电动势实验中，某同学连接了如图（a）所示的电路，为定值电阻，为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，整个过程中两个电压表的示数随电路中电流变化的图线如图（b）所示。则测得的电源电动势为 V，电源内阻为 。 【答案】 【详解】[1][2]当滑动变阻器的滑动触头P在最左端时，电压表的读数为零，则可知图（b）中甲是的变化图线，乙是的变化图线，由图（b）可知，当只有接入电路时，电路中的电流,对应的路端电压，根据闭合电路的欧姆定律可得 当滑动变阻器全部接入电路时，此时电路中的电流，对应的路端电压，根据闭合电路的欧姆定律可得 联立以上各式可得 二、解答题 （23-24高二上·上海虹口·期末）物理学是一门实验科学，实验是科学研究的基本方法之一。它是根据科学研究的目的，突出主要因素并利用一些专门的仪器设备，而控制或模拟研究对象，使某一些事物（或过程）发生或再现，从而去认识自然现象和自然规律。 5．某同学用DIS“测电源电动势和内电阻”实验电路如图（a）所示，某次实验电压传感器示数U与电流传感器示数I的关系如图（b）所示。    （1）图（a）中，定值电阻在电路中的作用是 。 （2）由图（b）的可得，该电源电动势 V，内阻 Ω。 （3）根据实验测得的U、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图（c）所示，则图线最高点A点的纵坐标 W（结果保留3位有效数字）。 6．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图甲所示。电路中，电源的电动势（电源内阻忽略不计）。实验前，电容器C不带电；实验时，先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后再使S与“2”端相连，直至放电完毕。电流传感器与计算机相连，计算机记录了电路中电流随时间变化的关系，如图乙所示。      （1）图乙中阴影部分的面积 （选填“>”、“<”或“=”）。若计算机测得，则电容器C的电容为 F。 （2）由甲、乙两图可判断阻值 （选填“>”、“<”或“=”）。 7．如图所示，密立根油滴实验装置主要是由两块完全相同的金属板A、B正对水平放置，板间距离为d。当质量为m的微小油滴在两板间运动时，所受空气阻力的大小与速度大小成正比。忽略空气浮力，重力加速度大小为g。 （1）某次实验：两板间不加电压时，可观察到油滴竖直向下做匀速运动，通过某一段距离所用时间为；两板间加电压U时，可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动，且在时间内运动的距离与不加电压时油滴在时间内运动的距离相等。该油滴所带电荷量为多少？ （2）通过X射线照射在A、B板间改变油滴所带电荷量，重复操作，多次测量油滴的电荷量，测量得到油滴的电荷量如表所示。如果存在元电荷，根据表中数据求出元电荷e。（保留3位有效数字） 实验次序（i） 1 2 3 4 5 电荷量（） 0.95 1.10 1.41 1.57 2.02    【答案】5． 保护电源 2.83 1.03 1.94 6． = 0.15 < 7．（1）；（2） 【解析】5．（1）[1]为防止滑动变阻器接入电路的阻值为零导致电路电流太大损坏电源，要在电路中接入保护电阻，因此定值电阻在电路中的作用是保护电源； （2）[2] 根据闭合电路欧姆定律 结合图像可知，电动势为： [3]内阻为： （3）[4]由题意可知 出 功率 因此当时，电源的输出功率最大 所以图线最高点A点的纵坐标 6．（1）[5]根据公式 可知面积表示电荷量。充电前，电容器的电荷量为零，放电完成后，电容器的电荷量仍为零。所以充电完成和放电完成后，电荷量相等，故S1=S2。 [6]由于电源内阻不计，可知电容器两端电压等于电源电动势，则电容值为 （2）[7]由图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，则可知 R1＜R2 7．（1）设油滴运动时所受空气阻力与速度大小v满足关系： 当不加电场时，设油滴以速率v1匀速下降，受重力和阻力而平衡，即 当极板加电压U时，设油滴以速率v2匀速上升，受电场力、重力和阻力，即 根据题意： 解得 （2）如果存在基本电荷，那么油滴所带的电荷量Q应为某一最小单位的整数倍，即油滴电荷量的最大公约数（或油滴带电量之差的最大公约数）为基本电荷。由于 可以看出，油滴带电量之差都近似为某个数的整数倍，即 所以 三、综合题 （23-24高二上·上海松江·期末）电池的研究与使用 电池是我们日常生活中常用的电源，对于它的研究，可以使我们更多地了解电池的特性。 8．干电池可以作为电源，维持电路中稳定的电流。关于某一根金属导线中的电流，下列说法正确的是（　　） A．电流是矢量，其方向与电子定向移动的方向相反 B．电流越大，表示单位时间通过该导体横截面的电荷量越多 C．电流与通过导体横截面的电荷量成正比 D．电流与电子运动的平均速率成正比 9．电池的容量是衡量电池性能的重要指标之一，即电池充满电后全部放电的电荷量。某种可充电电池的部分参数如图，由此可以估算这种电池的容量约为 mAh；一节电池以1.5V的电压正常工作，能以最大放电电流连续工作 分钟。 10．若用充电器给1节电池充电，若等效电路如图所示。在充电开始后的一段时间t内，充电器的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，锂电池的内阻为r，则时间t内，锂电池存储的化学能为 ，充电器给锂电池充电的效率为 11．用于电池作为电源，完成“观察电容器的充、放电现象”实验，实验原理图如右图所示。若通过图中的电流传感器电流方向向右，电容器处于 （1）（选填“充电”或“放电”）状态，电压传感器示数 （2）（选填“增大”、“不变”或“减小”），电流传感器示数（3） （选填“增大”“不变”或“减小”） 12．（多项选择题）将可充电电池作为电源连入如图所示电路中，定值电阻R大于电源内阻r。当滑动变阻器滑动端向右滑动后，理想电流表的示数变化量的绝对值分别为，理想电压表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（　　） A．电压表V的示数增大 B．电流表A2的示数变小 C．一定大于 D．与比值一定小于电源内阻r 13．某同学用图（a）装置测量电池的电动势和内阻，电池组由两节相同的锂电池串联，定值电阻。 （1）图（a）中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片置于一端，还需要在电路中用导线将电流表的负接线柱c和 相连，开关上的e和 相连（均填涂下列选项）。在完成上述导线连接后可以直接闭合开关开始测量，并记录实验数据。 （2）根据该同学拟合的直线，可以求得一节锂电池的电动势E= V，内阻r= Ω 【答案】8．B 9． 1850 37 10． 11． 充电 增大 减小 12．ACD 13． h d 1.35 1.4 【解析】8．A．电流运算法则是算术运算法则，是标量，A错误； BC．电流定义式是用比值法定义的，电流与Q和t无关，电流越大，表示单位时间通过该导体横截面的电荷量越多，B正确，C错误； D．电流微观表达式，除了和电子的定向移动速率有关，还和横截面积，导体材料有关，D错误。 故选B。 9．[1]为电能单位，又，可得 [2]根据，可得 10．[1]电路的总的输入功率为，输出功率为，则时间t内，锂电池存储的化学能为 [2]效率为输出功率与输入功率的比值 11．[1][2][3]电流传感器电流向右，可知电容处于充电状态，根据 可知，电压传感器示数增大，随着充电过程，电容越趋于饱和状态，故电流逐渐减小。 12．AB．图中定值电阻与滑动变阻器并联，电压表测路端电压，由于外电阻增大，干路电流减小，内电压减小，故路端电压增大，定值电阻的电流也增大，A正确，B错误； C．由于 可得 C正确； D．由于外电阻增大，整个干路电流减小，可知 D正确。 故选ACD。 13．（1）[1][2]滑动变阻器最大值接入，只能c接h，e接d； 若c接d，e接h虽然变阻器满足要求，但电压表测导线实数为零，不符合题意； （2）[3]由于定值电阻为2欧姆，故电流中的最大电流不会超过1.5A，故横坐标的单位不是A，而电池内阻为几欧左右，故可知横坐标单位为0.1A，由于两个电池串联，可知纵截距为2.7，故 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（2）现有电阻箱阻值R′，电压表，按如图3所示测定一节干电池的电动势和内阻，多次测量，得到数据后，以为纵坐标，则以 为横坐标，可得到一次函数图像，若图像斜率为k，与纵轴截距为b，则电源的内阻为 。 4．（23-24高二上·上海浦东新·期末）测电源电动势实验中，某同学连接了如图（a）所示的电路，为定值电阻，为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，整个过程中两个电压表的示数随电路中电流变化的图线如图（b）所示。则测得的电源电动势为 V，电源内阻为 。 二、解答题 （23-24高二上·上海虹口·期末）物理学是一门实验科学，实验是科学研究的基本方法之一。它是根据科学研究的目的，突出主要因素并利用一些专门的仪器设备，而控制或模拟研究对象，使某一些事物（或过程）发生或再现，从而去认识自然现象和自然规律。 5．某同学用DIS“测电源电动势和内电阻”实验电路如图（a）所示，某次实验电压传感器示数U与电流传感器示数I的关系如图（b）所示。    （1）图（a）中，定值电阻在电路中的作用是 。 （2）由图（b）的可得，该电源电动势 V，内阻 Ω。 （3）根据实验测得的U、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图（c）所示，则图线最高点A点的纵坐标 W（结果保留3位有效数字）。 6．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图甲所示。电路中，电源的电动势（电源内阻忽略不计）。实验前，电容器C不带电；实验时，先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后再使S与“2”端相连，直至放电完毕。电流传感器与计算机相连，计算机记录了电路中电流随时间变化的关系，如图乙所示。      （1）图乙中阴影部分的面积 （选填“>”、“<”或“=”）。若计算机测得，则电容器C的电容为 F。 （2）由甲、乙两图可判断阻值 （选填“>”、“<”或“=”）。 7．如图所示，密立根油滴实验装置主要是由两块完全相同的金属板A、B正对水平放置，板间距离为d。当质量为m的微小油滴在两板间运动时，所受空气阻力的大小与速度大小成正比。忽略空气浮力，重力加速度大小为g。 （1）某次实验：两板间不加电压时，可观察到油滴竖直向下做匀速运动，通过某一段距离所用时间为；两板间加电压U时，可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动，且在时间内运动的距离与不加电压时油滴在时间内运动的距离相等。该油滴所带电荷量为多少？ （2）通过X射线照射在A、B板间改变油滴所带电荷量，重复操作，多次测量油滴的电荷量，测量得到油滴的电荷量如表所示。如果存在元电荷，根据表中数据求出元电荷e。（保留3位有效数字） 实验次序（i） 1 2 3 4 5 电荷量（） 0.95 1.10 1.41 1.57 2.02    三、综合题 （23-24高二上·上海松江·期末）电池的研究与使用 电池是我们日常生活中常用的电源，对于它的研究，可以使我们更多地了解电池的特性。 8．干电池可以作为电源，维持电路中稳定的电流。关于某一根金属导线中的电流，下列说法正确的是（　　） A．电流是矢量，其方向与电子定向移动的方向相反 B．电流越大，表示单位时间通过该导体横截面的电荷量越多 C．电流与通过导体横截面的电荷量成正比 D．电流与电子运动的平均速率成正比 9．电池的容量是衡量电池性能的重要指标之一，即电池充满电后全部放电的电荷量。某种可充电电池的部分参数如图，由此可以估算这种电池的容量约为 mAh；一节电池以1.5V的电压正常工作，能以最大放电电流连续工作 分钟。 10．若用充电器给1节电池充电，若等效电路如图所示。在充电开始后的一段时间t内，充电器的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，锂电池的内阻为r，则时间t内，锂电池存储的化学能为 ，充电器给锂电池充电的效率为 11．用于电池作为电源，完成“观察电容器的充、放电现象”实验，实验原理图如右图所示。若通过图中的电流传感器电流方向向右，电容器处于 （1）（选填“充电”或“放电”）状态，电压传感器示数 （2）（选填“增大”、“不变”或“减小”），电流传感器示数（3） （选填“增大”“不变”或“减小”） 12．（多项选择题）将可充电电池作为电源连入如图所示电路中，定值电阻R大于电源内阻r。当滑动变阻器滑动端向右滑动后，理想电流表的示数变化量的绝对值分别为，理想电压表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（　　） A．电压表V的示数增大 B．电流表A2的示数变小 C．一定大于 D．与比值一定小于电源内阻r 13．某同学用图（a）装置测量电池的电动势和内阻，电池组由两节相同的锂电池串联，定值电阻。 （1）图（a）中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片置于一端，还需要在电路中用导线将电流表的负接线柱c和 相连，开关上的e和 相连（均填涂下列选项）。在完成上述导线连接后可以直接闭合开关开始测量，并记录实验数据。 （2）根据该同学拟合的直线，可以求得一节锂电池的电动势E= V，内阻r= Ω 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$