高考物理一輪復(fù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)十-測定電源的電動勢和內(nèi)阻

1．在“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中：(1)按圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，用筆畫線代替導(dǎo)線把圖乙中的實(shí)物電路連接完整。甲乙丙(2)圖丙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的UI圖像，由圖可知，電源的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。解析：(1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。(2)由題圖丙可知，電源的UI圖像與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值是1.5，則電源電動勢E＝1.5V，電源內(nèi)阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1.5－1.0,0.5)))Ω＝1Ω。答案：(1)圖見解析(2)1.512．(2020·高考天津卷)某實(shí)驗(yàn)小組選用以下器材測定電池組的電動勢和內(nèi)阻，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確。電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω滑動變阻器(0～20Ω，額定電流1A待測電池組(電動勢約為3V，內(nèi)阻約為1Ω)開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)該小組連接的實(shí)物電路如圖所示，經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)電路中有一條導(dǎo)線連接不當(dāng)，這條導(dǎo)線對應(yīng)的編號是__________________。(2)改正這條導(dǎo)線的連接后開始實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于滑動變阻器的________端。(選填“a”或者“b”)(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器時(shí)，電流表讀數(shù)變化明顯但電壓表讀數(shù)變化不明顯。為了解決這個(gè)問題，在電池組負(fù)極和開關(guān)之間串聯(lián)一個(gè)阻值為5Ω的電阻，之后該小組得到了幾組電壓表讀數(shù)U和對應(yīng)的電流表讀數(shù)I，并作出UI圖像，如圖所示。根據(jù)圖像可知，電池組的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)因?yàn)殡娫磧?nèi)阻較小，故對于電源來說應(yīng)該采用電流表外接法，圖中采用的是電流表內(nèi)接；故導(dǎo)線5連接不當(dāng)，應(yīng)該從電壓表正接線柱接到電流表正接線柱；(2)開始實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該讓滑動變阻器連入電路阻值最大，故應(yīng)將滑片置于a端；(3)由圖線可知圖線與縱軸的交點(diǎn)即為電源電動勢，故E＝2.9V；圖線與橫軸的交點(diǎn)為短路電流I＝0.50A，故可得等效內(nèi)阻為r＝eq\f(E,I)＝eq\f(2.9,0.5)Ω＝5.80Ω；又因?yàn)樵陂_關(guān)和電池負(fù)極之間接有5Ω的電阻，在計(jì)算過程中等效為內(nèi)阻，故電源內(nèi)阻為r′＝5.80Ω－5Ω＝0.80Ω。答案：(1)5(2)a(3)2.90.803．(2021·四川廣元一診)新華中學(xué)高三物理興趣小組的一位同學(xué)，發(fā)現(xiàn)了一塊比較特殊的電池，于是他組織了幾位同學(xué)利用以下器材來測量該電池的電動勢和內(nèi)阻。A．被測電池(電動勢在10～15V之間，內(nèi)阻未知)B．電阻箱R(0～20Ω)C．定值電阻R0(阻值5Ω)D．電流表A1(量程2A，E．電流表A2(量程0.6A，F(xiàn)．電鍵G．導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)中為了保護(hù)電路，用到了包括定值電阻R0在內(nèi)的幾種實(shí)驗(yàn)器材。(1)在虛線框內(nèi)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)原理圖，并在圖中標(biāo)明所選器材的符號。(2)同學(xué)們利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了通過電源的電流I的倒數(shù)eq\f(1,I)和電阻箱R的關(guān)系圖線，即eq\f(1,I)R圖像，如圖所示。根據(jù)圖像求出電池的電動勢為______V，內(nèi)阻為______Ω(保留兩位有效數(shù)字)。(3)測量值和真實(shí)值相比，電動勢和真實(shí)值相比______，內(nèi)阻和真實(shí)值相比________。(兩空都選填“偏大”“相等”或“偏小”)。解析：(1)由題意可知，實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)未知內(nèi)阻的電流表、一個(gè)電阻箱與一個(gè)定值電阻，沒有電壓表，兩電流表內(nèi)阻未知，不能用電流表與定值電阻組成電壓表測電壓，因此不能用伏安法測電源電動勢與內(nèi)阻，應(yīng)該用安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻。電源電動勢約為10～15V，為了保護(hù)電路安全、進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電流表應(yīng)選A1，安阻法測電源電動勢與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。(2)由實(shí)驗(yàn)電路可知，在閉合電路中，電源電動勢E＝I(r＋R0＋R)，則eq\f(1,I)＝eq\f(r＋R0,E)＋eq\f(1,E)R，由圖像可知，圖像的縱截距b＝eq\f(r＋R0,E)＝0.5A－1，圖像的斜率k＝eq\f(1,E)＝eq\f(1－0.5,6)A－1·Ω－1＝eq\f(1,12)A－1·Ω－1，則電源電動勢E＝eq\f(1,k)＝12V，電源內(nèi)阻r＝bE－R0＝0.5×12Ω－5Ω＝1.0Ω。(3)考慮電流表內(nèi)阻對實(shí)驗(yàn)的影響，E＝I(r＋R0＋RA＋R)，eq\f(1,I)＝eq\f(r＋R0＋RA,E)＋eq\f(1,E)R，電流表內(nèi)阻會導(dǎo)致系統(tǒng)誤差，使電源內(nèi)阻測量值和真實(shí)值相比偏大，電動勢和真實(shí)值相比相等。答案：(1)圖見解析(2)121.0(3)相等偏大4．某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1＝1.0kΩ，電阻R1＝9.0kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個(gè)R0＝3.0Ω的電阻。(1)按圖示電路進(jìn)行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導(dǎo)線中，混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的，將開關(guān)S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測量a、a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是________導(dǎo)線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是________導(dǎo)線斷開。(2)排除故障后，該小組順利完成實(shí)驗(yàn)。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖像如圖。由I1I2圖像得到電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。解析：(1)a、b′間的電壓不為零，說明a、a′或b、b′間有一處導(dǎo)線斷開，若a、a′間電壓不為零，說明aa′導(dǎo)線斷開；若a、a′間電壓為零，則一定是bb′導(dǎo)線斷開。(2)在給出的圖像中取兩個(gè)點(diǎn)，讀數(shù)分別為I1＝0.12mA、I2＝60mA，I1′＝0.07mA、I