高考实验专题：测电源电动势和内阻---解析版

测电源电动势和内阻第1页测电源电动势和内阻---解析版1.（2018广东湛江调研）某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0（约为5Ω）和旧电池（电动势约为3V）。实验室备有如下器材：A．直流电压表V1、V2（量程均为3V，内阻均约为3kΩ）B．电流表A（量程300mA，内阻为5Ω）C．滑动变阻器R1，最大阻值为20D．开关S一只，导线若干（1）为了尽量准确测定电阻R0的阻值，小组设计了一个电路，如图所示为其对应的实物图，请用笔画线代替导线将实物连线补充完整。（2）为测量电池的电动势E和内阻r，小组设计了如图乙所示的电路图。某次实验中电压表的示数如图丙所示，则电压表读数是V.（3）根据图乙所示的电路图，分别用E、r、R0表示电源的电动势、内阻和定值电阻值，则U1与U2的函数关系式为。实验中移动滑动变阻器触头，读出直流电压表V1、V2的多组数据U1、U2，描出U1——U2图象如图丁所示，图中直线的斜率为k，与横轴的截距为b，则电源的电动势E=，内阻r=（用k、b、R0表示）。【参考答案】（9分）（1）如右图。（2分）（2）2.24~2.26（2分）（3）U1=0rRrU2-0ERr（2分）1bkk（2分）01Rk（2分）测电源电动势和内阻第2页2.（2018开封质检）用下列器材组装一个电路，要求既能测量出电池组的电动势和内阻r，又能同时描绘一定范围内小灯泡的电流与电压的变化关系。A．电压表V1(量程6V，内阻很大)B．电压表V2(量程3V，内阻很大)C．电流表A(量程3A，内阻很小)D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流4A）E．小灯泡（2A，5W）F．电池组（电动势E，内阻r）G．开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小。（1）请将设计的实验电路图在虚线框中补充完整。（2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两组坐标，标到坐标系中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图所示，则电池组的电动势E=，内阻r=。（结果保留两位有效数字）（3）在坐标系中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为。【参考答案】（1）如右图所示（3分）（2）4.5V（2分）1.0Ω（2分）（3）0Ω（2分）测电源电动势和内阻第3页3.(1)如图甲，是多用电表简化电路图，作为电压表使用时，选择开关应接；作为欧姆表使用时，选择开关应接。（填1、2或3）使用时，电流一定从端流入多用电表（填A或B）。(2)利用多用电表和电阻箱测量电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱，记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I，作出IR1的图线如图丙。由图丙可求得电动势E=V，内阻r=Ω。（结果均保留2位有效数字）(3)忽略偶然误差，本实验测得的E测、r测与真实值比较：E测E真，r测r真。（选填“＜”、“＝”或“＞”）【参考答案】（10分）（1）3（2分）；2（2分）；A（2分）（2）2.8~2.9（1分）；1.1~1.3（1分）；(3)＝（1分）；＞（1分）4.（2018辽宁名校联考）随着全世界开始倡导低碳经济的发展，电动自行车产品已越来越受到大家的青睐，某同学为了测定某电动车电池的电动势和内电阻，设计了如图所示电路，提供的实验器材有：（A）电动车电池一组，电动势约为12V，内阻未知（B）直流电流表量程300mA，内阻很小（C）电阻箱R，阻值范围为0～999.9Ω（D）定值电阻R0，阻值为10Ω（E）导线和开关（1）当他闭合开关时发现，无论怎样调节变阻器，电流表都没有示数，反复检查后发现电路连接完好，估计是某一元件损坏，因此他拿来多用电表检查故障，他的操作如下：①断开电源开关S，②将多用表选择开关置于×1Ω档，调零后，红黑表笔分别接R0两端，读数为10Ω，③将多用表选择开关置于×10Ω档，调零后，将红黑表笔分别接电阻箱两端，发现指针读数如图所示，则所测阻值为Ω，然后又用多用电表分别对电源和开关进行检测，发现电源和开关均完好．测电源电动势和内阻第4页由以上操作可知，发生故障的元件是．（2）在更换规格相同的元件后重新连接好电路．（3）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值为R0=10Ω的定值电阻的电流I，下列三组关于R的取值方案中，比较合理的方案是（选填方案编号1、2或3）．（4）根据实验数据描点，绘出的RI1图象是一条直线．若直线的斜率为k，在I1坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=，内阻r=（用k、b和R0表示）．【参考答案】(10分)（1）70Ω，电流表（3）方案是2（选填方案编号1、2或3）．（4）kE1，0Rkbr（用k、b和R0表示）．测电源电动势和内阻第5页5．(2016·江西吉安高三期末)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻。A．待测干电池两节，每节电池电动势约为1.5V，内阻约几欧姆B．直流电压表V1、V2，量程约为3V，内阻约为3kΩC．定值电阻R0未知D．滑动变阻器R，最大阻值RmE．导线和开关(1)根据如图甲所示的实物连接图，在图乙方框中画出相应的电路图。(2)实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻R0，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm，再闭合开关，电压表V1和V2的读数分别为U10、U20，则R0＝________(用U10、U20、Rm表示)(3)实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1－U2图象如图丙所示，图中直线斜率为k，与横轴的截距为a，则两节干电池的总电动势为E＝________，总内阻r＝________(用k、a、R0表示)。【参考答案】(1)如图所示(2)U20－U10U10Rm(3)kak－1R0k－1【名师解析】(1)电路图如图所示(2)由部分电路欧姆定律可得R0＝U20－U10U10Rm＝U20－U10U10Rm测电源电动势和内阻第6页6．(2016·江苏淮安高三检测)现有一摄像机电池，无法从标签上看清其电动势等数据。现进行如下实验操作：(1)选取多用电表的直流电压10V挡，将两表笔直接接到电池的正负两极，指针偏转情况如图1，由此可知其电动势约为________V。是否可以利用多用电表的欧姆挡直接粗测其内阻，答：________(选填“可以”或“不可以”)。(2)现要更加准确测量其电动势和内电阻，实验室备有下列器材：A．电流表(量程0.6A，内阻为3Ω)B．电压表(量程3V，内阻为3kΩ)C．电压表(量程30V，内阻为30kΩ)D．定值电阻R1＝500ΩE．定值电阻R2＝5000ΩF．滑动变阻器(阻值范围0～30Ω)G．开关及导线①该实验中电压表应选________，定值电阻应选________(均选填选项前的字母序号)。②在图3方框中画出实验电路图，并将图2实物连线图补充完整。③若将滑动变阻器打到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电源电动势和内阻间的关系式为________________________。【参考答案】(1)7.1不可以(2)①BE②如图所示③E＝83U＋(I＋U3000)r②根据以上分析电压表与定值电阻串联充当电压表，由于电源内阻与电流表内阻较为接近，故电流表采用相对电源的外接法；故原理图如答案图所示；由原理图可得出对应的实物图如答案图所示；测电源电动势和内阻第7页7.(2016·江西临川高三月考)小华、小刚共同设计了图甲所示的实验电路，电路中的各个器材元件的参数为：电池组(电动势约6V，内阻r约3Ω)、电流表(量程2.0A，内阻RA＝0.8Ω)、电阻箱R1(0～99.9Ω)、滑动变阻器R2(0～R1)、开关三个及导线若干。他们认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻和R2接入电路的阻值。(1)小华先利用该电路准确地测出了R2接入电路的阻值。他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S2、S，断开S1，读出电流表的示数I；再闭合S、S1，断开S2，调节电阻箱的电阻值为3.6Ω时，电流表的示数也为I。此时滑动变阻器接入电路的阻值为________Ω。(2)小刚接着利用该电路测出了电源电动势和内电阻。①他的实验步骤为：A．在闭合开关前，调节电阻R1或R2至________(填“最大值”或“最小值”)，之后闭合开关S，再闭合________(填“S1”或“S2”)；B.调节电阻________(填“R1”或“R2”)，得到一系列电阻值R和电流I的数据；C.断开开关，整理实验仪器。②图乙是他根据实验数据绘出的1I－R图象，图象纵轴截距与电源电动势的乘积代表________，电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(计算结果保留两位有效数字)【参考答案】(1)3.6(2)①最大值S1R1②RA与r之和6.02.88．要精确测量一个直流电源的电动势和内阻，给定下列实验器材：A．待测电源(电动势约为4.5V，内阻约为2Ω)B．电流表(量程0.6A，内阻为1Ω)C．电压表(量程15V，内阻为3kΩ)D．电压表(量程3V，内阻为2kΩ)E．定值电阻R1＝500ΩF．定值电阻R2＝1000ΩG．滑动变阻器R(阻值范围0～20Ω)H．开关及导线(1)该实验中电压表应选________(填选项前面的序号)，定值电阻应选________(填选项前面的序号)。(2)在方框中画出实验电路图。(3)若将滑动变阻器滑到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，从理论上分析，电源电动势E和内阻r间的关系式应为E＝________。【参考答案】(1)DF(2)见解析图(3)E＝32U＋(1Ω＋r)I或E＝32U＋I＋U2000Ωr测电源电动势和内阻第8页9．(2016·济宁模拟)老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R1(阻值未知)，电压表(量程为3.0V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。某同学连接了一个如图甲所示的电路，他接下来的操作是：a．拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图乙所示的位置后，将S2接到A，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S1；b．保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，闭合S1，记录此时电压表的读数(电压表的示数如图丙所示)，然后断开S1。(1)请你解答下列问题：图甲所示电阻箱的读数为________Ω，图丙所示的电压表读数为________V。由此可算出定值电阻R1的阻值为________Ω。(计算结果取3位有效数字)(2)在完成上述操作后，该同学继续以下的操作：将S2切换到A，多次调节电阻箱，闭合S1，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丁所示的1U­1R图象。由此可求得该电池组的电动势E及内阻r，其中E＝________V，电源内阻r＝______Ω。(计算结果保留3位有效数字)【参考答案】(1)20.002.805.45(2)2.860.26测电源电动势和内阻第9页10.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A.干电池E(电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω)B.电流表A1(满偏电流3mA，内阻r1＝10Ω)C.电流表A2(0～0.6A，内阻0.1Ω)D.滑动变阻器R1(0～20Ω，10A)E.滑动变阻器R2(0～100Ω，10A)F.定值电阻R3(990Ω)G.开关和导线若干(1)为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是________.(填字母代号)(2)请画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图.(3)如下图为某一同学根据他所设计的实验绘出的I1－I2图线(I1为A1的示数，I2为A2的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.答案9.(1)D(2)(3)1.48(1.47～1.49均可)0.7511．(2014·全国卷Ⅰ)利用如图所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大