課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十六） 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻-高中物理必修三（粵教版）

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十六）測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1．為了測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，除待測(cè)電源和開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線以外，配合下列哪組儀器，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)A．一個(gè)電流表和一個(gè)電阻箱B．一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器C．一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱D．一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器解析：選D根據(jù)E＝I(R＋r)，由電流表測(cè)出電流，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，A不符合題意；根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，由電流表測(cè)出電流，由電壓表測(cè)出電壓，可以求出E、r，B不符合題意；根據(jù)E＝U＋eq\f(Ur,R)，由電壓表測(cè)出電壓，用電阻箱讀出外電阻的阻值，可以求出E、r，C不符合題意；因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器不能讀出電阻的數(shù)值，所以只有一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器，測(cè)不出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，D符合題意。2．[多選]在用如圖所示的電路測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，若有兩只電壓表V1和V2且量程相同，內(nèi)阻RV1>RV2；兩只電流表A1、A2且量程相同，內(nèi)阻RA1>RA2，在該實(shí)驗(yàn)中，為了使E、r的測(cè)量精確些，選擇的電表可以是()A．V1和A2 B．V2和A2C．V2和A1 D．V1和A1解析：選AD本實(shí)驗(yàn)中電流表相對(duì)電池外接，系統(tǒng)誤差是由電壓表分流引起的，E測(cè)＝eq\f(RV,RV＋r)·E，r測(cè)＝eq\f(RV,RV＋r)·r，要減小誤差，RV應(yīng)選大的，故電壓表選V1，本實(shí)驗(yàn)中電流表的內(nèi)阻對(duì)結(jié)果無(wú)影響，故正確選項(xiàng)為A、D。3．(2020·廣東湛江期中)在“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和電阻”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材有被測(cè)干電池、電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω)、電壓表(0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)、導(dǎo)線等。(1)在實(shí)線框中畫(huà)出優(yōu)選的實(shí)驗(yàn)電路圖。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得干電池的路端電壓與相應(yīng)的輸出電流的多組數(shù)據(jù)，描得圖像如圖所示，則干電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______V，內(nèi)電阻為_(kāi)_______Ω。(保留三位有效數(shù)字)解析：(1)滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，電路連接如圖所示。(2)由閉合電路歐姆定律可知U＝E－Ir，在U-I圖像中，圖像在縱軸的截距等于干電池電動(dòng)勢(shì)，圖像斜率的絕對(duì)值等于干電池內(nèi)阻，因此可得E＝1.50V，r＝0.250Ω。答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)1.500.2504．測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r(E約為6V，r約為1.5Ω)。器材有量程為3V的理想電壓表V，量程為0.6A的電流表A(具有一定內(nèi)阻)，定值電阻R＝8.5Ω，滑動(dòng)變阻器R′(0～10Ω)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。(1)在圖甲所示的虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。(2)在圖乙所示的器件上，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線完成實(shí)物連接圖。(3)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出E＝________，r＝________。(用I1、I2、U1、U2及R表示)解析：(1)實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖甲所示。(2)將實(shí)物連接，如圖乙所示。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋I(xiàn)1R＋r,E＝U2＋I(xiàn)2R＋r))解得E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)－R。答案：(1)見(jiàn)解析圖甲(2)見(jiàn)解析圖乙(3)eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)eq\f(U2－U1,I1－I2)－R5．(2021·全國(guó)乙卷)一實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的電路測(cè)量一電池的電動(dòng)勢(shì)E(約為1.5V)和內(nèi)阻r(小于2Ω)。圖中電壓表量程為1V，內(nèi)阻RV＝380.0Ω；定值電阻R0＝20.0Ω；電阻箱R，最大阻值為999.9Ω；S為開(kāi)關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空：(1)為保護(hù)電壓表，閉合開(kāi)關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選________Ω(選填“5.0”或“15.0”)；(2)閉合開(kāi)關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；(3)根據(jù)圖甲所示電路，用R、R0、RV、E和r表示eq\f(1,U)，得eq\f(1,U)＝__________________；(4)利用測(cè)量數(shù)據(jù)，做eq\f(1,U)-R圖線，如圖乙所示；(5)通過(guò)圖乙可得E＝________V(保留2位小數(shù))，r＝________Ω(保留1位小數(shù))；(6)若將圖甲中的電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電源電動(dòng)勢(shì)為E′，由此產(chǎn)生的誤差為eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(E′－E,E)))×100%＝________%(保留整數(shù))。解析：(1)要保護(hù)電壓表，則R0兩端的電壓應(yīng)小于1V，通過(guò)R0的電流應(yīng)小于等于0.05A，故電路中的總電阻R總≥eq\f(1.5,0.05)Ω＝30Ω，所以電阻箱接入電路的阻值應(yīng)選15.0Ω。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，電動(dòng)勢(shì)E＝U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U,R0)＋\f(U,RV)))(R＋r)，整理得eq\f(1,U)＝eq\f(R0＋RV,ER0RV)R＋eq\f(1,E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(R0＋RV,R0RV)r))。(5)延長(zhǎng)題圖乙中圖線與縱軸相交，由eq\f(1,U)＝eq\f(R0＋RV,ER0RV)R＋eq\f(1,E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(R0＋RV,R0RV)r))，結(jié)合題圖乙可得，eq\f(R0＋RV,ER0RV)＝eq\f(1.50－0.86,24－5)V－1·Ω－1，解得E＝1.56V，當(dāng)R＝5Ω時(shí)，eq\f(1,U)＝0.86V－1，代入eq\f(1,U)＝eq\f(R0＋RV,ER0RV)R＋eq\f(1,E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(R0＋RV,R0RV)r))，可解得r＝1.5Ω。(6)若將電壓表當(dāng)成理想電表，則E′＝U＋eq\f(U,R0)(R＋r)，整理得eq\f(1,U)＝eq\f(1,E′)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(r,R0)))＋eq\f(1,E′R0)R，則eq\f(1,E′R0)＝eq\f(1.50－0.86,24－5)V－1·Ω－1，解得E′＝1.48V，由此產(chǎn)生的誤差為eq\b\lc\|\rc\|(\a