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文檔簡介
專題79實驗十:測量電動勢和內電阻-十年(2014-2023)高考物理真題分項匯編(全國通用)專題80實驗十:測量電動勢和內電阻1.(2023·浙江·統考高考真題)在“測量干電池的電動勢和內阻”實驗中
(1)部分連線如圖1所示,導線a端應連接到________(選填“A”、“B”、“C”或“D”)接線柱上。正確連接后,某次測量中電壓表指針位置如圖2所示,其示數為________V。(2)測得的7組數據已標在如圖3所示坐標系上,用作圖法求干電池的電動勢________V和內阻________Ω。(計算結果均保留兩位小數)2.(2023·湖北·統考高考真題)某實驗小組為測量干電池的電動勢和內阻,設計了如圖(a)所示電路,所用器材如下:電壓表(量程,內阻很大);電流表(量程);電阻箱(阻值);干電池一節、開關一個和導線若干。
(1)根據圖(a),完成圖(b)中的實物圖連線__________。
(2)調節電阻箱到最大阻值,閉合開關。逐次改變電阻箱的電阻,記錄其阻值R、相應的電流表示數I和電壓表示數U。根據記錄數據作出的圖像如圖(c)所示,則干電池的電動勢為__________V(保留3位有效數字)、內阻為__________(保留2位有效數字)。
(3)該小組根據記錄數據進一步探究,作出圖像如圖(d)所示。利用圖(d)中圖像的縱軸截距,結合(2)問得到的電動勢與內阻,還可以求出電流表內阻為__________(保留2位有效數字)。(4)由于電壓表內阻不是無窮大,本實驗干電池內阻的測量值__________(填“偏大”或“偏小”)。3.(2022·天津·高考真題)實驗小組測量某型號電池的電動勢和內阻。用電流表、電壓表、滑動變阻器、待測電池等器材組成如圖1所示實驗電路,由測得的實驗數據繪制成的圖像如圖2所示。(1)圖1的電路圖為下圖中的__________。(選填“A”或“B”)(2)如果實驗中所用電表均視為理想電表,根據圖2得到該電池的電動勢__________V,內阻__________。(3)實驗后進行反思,發現上述實驗方案存在系統誤差。若考慮到電表內阻的影響,對測得的實驗數據進行修正,在圖2中重新繪制圖線,與原圖線比較,新繪制的圖線與橫坐標軸交點的數值將__________,與縱坐標軸交點的數值將__________。(兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)4.(2022·福建·高考真題)在測量某電源電動勢和內阻時,因為電壓表和電流表的影響,不論使用何種接法,都會產生系統誤差,為了消除電表內阻造成的系統誤差,某實驗興趣小組設計了如圖甲實驗電路進行測量。已知。(1)按照圖甲所示的電路圖,將圖乙中的器材實物連線補充完整_____。(2)實驗操作步驟如下:①將滑動變阻器滑到最左端位置②接法Ⅰ:單刀雙擲開關S與1接通,閉合開關,調節滑動變阻器R,記錄下若干組數據的值,斷開開關③將滑動變阻器滑到最左端位置④接法Ⅱ:單刀雙擲開關S與2閉合,閉合開關,調節滑動變阻器R,記錄下若干組數據的值,斷開開關⑤分別作出兩種情況所對應的和圖像(3)單刀雙擲開關接1時,某次讀取電表數據時,電壓表指針如圖丙所示,此時_____V。(4)根據測得數據,作出和圖像如圖丁所示,根據圖線求得電源電動勢____________,內阻____________。(結果均保留兩位小數)(5)由圖丁可知____________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測得的電源內阻更接近真實值。(6)綜合考慮,若只能選擇一種接法,應選擇____________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測量更合適。5.(2022·湖北·統考高考真題)某探究小組學習了多用電表的工作原理和使用方法后,為測量一種新型材料制成的圓柱形電阻的電阻率,進行了如下實驗探究。(1)該小組用螺旋測微器測量該圓柱形電阻的直徑D,示數如圖甲所示,其讀數為_____mm。再用游標卡尺測得其長度L。(2)該小組用如圖乙所示的電路測量該圓柱形電阻Rx的阻值。圖中電流表量程為0.6A、內阻為1.0Ω,定值電阻R0的阻值為20.0Ω,電阻箱R的最大阻值為999.9Ω。首先將S2置于位置1,閉合S1,多次改變電阻箱R的阻值,記下電流表的對應讀數I,實驗數據見下表。R/ΩI/A/A-15.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50根據表中數據,在圖丙中繪制出圖像。再將S2置于位置2,此時電流表讀數為0.400A。根據圖丙中的圖像可得_____Ω(結果保留2位有效數字)。最后可由表達式____得到該材料的電阻率(用D、L、表示)。(3)該小組根據圖乙的電路和圖丙的圖像,還可以求得電源電動勢_________V,內阻_______Ω。(結果均保留2位有效數字)(4)持續使用后,電源電動勢降低、內阻變大。若該小組再次將此圓柱形電阻連入此裝置,測得電路的電流,仍根據原來描繪的圖丙的圖像得到該電阻的測量值會_____(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。6.(2021·天津·高考真題)隨著智能手機的廣泛應用,充電寶成為手機及時充電的一種重要選擇。充電寶可以視為與電池一樣的直流電源。一充電寶的電動勢約為,內阻很小,最大放電電流為,某實驗小組測定它的電動勢和內阻。他們剝開充電寶連接線的外絕緣層,里面有四根導線,紅導線為充電寶的正極,黑導線為充電寶的負極,其余兩根導線空置不用,另有滑動變阻器R用于改變電路中的電流,定值電阻,兩只數字多用電表M、N,兩表均為理想電表,并與開關S連成如圖所示電路。①圖中測量電流的電表是___________,測量電壓的電表是___________。(均填寫字母“M”或“N”)②調節滑動變阻器,測得多組I、U數據,記錄如下表,其中只有一個數據記錄有誤,審視記錄的數據,可以發現表中第___________次的記錄數據有誤。(填測量次數的序號)次數1234567電流0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516電壓4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848③電路中接入可以達到下列哪個效果。___________(填選項前的字母)A.使測電流的電表讀數變化明顯
B.為了更準確地測量充電寶內阻C.避免使充電寶的放電電流過大
D.減小測量電壓的電表分流作用7.(2021·全國·高考真題)一實驗小組利用圖(a)所示的電路測量一電池的電動勢E(約)和內阻r(小于)。圖中電壓表量程為,內阻:定值電阻;電阻箱R,最大阻值為;S為開關。按電路圖連接電路。完成下列填空:(1)為保護電壓表,閉合開關前,電阻箱接入電路的電阻值可以選___________(填“5.0”或“15.0”);(2)閉合開關,多次調節電阻箱,記錄下阻值R和電壓表的相應讀數U;(3)根據圖(a)所示電路,用R、、、E和r表示,得___________;(4)利用測量數據,做圖線,如圖(b)所示:(5)通過圖(b)可得___________V(保留2位小數),___________(保留1位小數);(6)若將圖(a)中的電壓表當成理想電表,得到的電源電動勢為,由此產生的誤差為___________%。8.(2021·湖南·高考真題)某實驗小組需測定電池的電動勢和內阻,器材有:一節待測電池、一個單刀雙擲開關、一個定值電阻(阻值為)、一個電流表(內阻為)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于,并配有可在電阻絲上移動的金屬夾)、導線若干。由于缺少刻度尺,無法測量電阻絲長度,但發現桌上有一個圓形時鐘表盤。某同學提出將電阻絲繞在該表盤上,利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度。主要實驗步驟如下:(1)將器材如圖(a)連接:(2)開關閉合前,金屬夾應夾在電阻絲的___________端(填“a”或“b”);(3)改變金屬夾的位置,閉合開關,記錄每次接入電路的電阻絲對應的圓心角和電流表示數,得到多組數據;(4)整理數據并在坐標紙上描點繪圖,所得圖像如圖(b)所示,圖線斜率為,與縱軸截距為,設單位角度對應電阻絲的阻值為,該電池電動勢和內阻可表示為___________,___________(用、、、、表示)(5)為進一步確定結果,還需要測量單位角度對應電阻絲的阻值。利用現有器材設計實驗,在圖(c)方框中畫出實驗電路圖__________(電阻絲用滑動變阻器符號表示);(6)利用測出的,可得該電池的電動勢和內阻。9.(2015·四川·高考真題)用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6V,電池內阻和待測電阻阻值都為數十歐。可選用的實驗器材有:電流表A1(量程0~30mA);電流表A2(量程0~100mA);電壓表V(量程0~6V);滑動變阻器R1(阻值0~5Ω);滑動變阻器R2(阻值0~300Ω);開關S一個,導線若干條。某同學的實驗過程如下:Ⅰ.設計如圖所示的電路圖Ⅱ.正確連接電路,將R的阻值調到最大,閉合開關,逐次調小R的阻值,測出多組U和I的值,并記錄。以U為縱軸,I為橫軸,得到如圖所示的圖線Ⅲ.斷開開關,將Rx改接在B、C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變。重復Ⅱ的步驟,得到另一條U-I圖線,圖線與橫軸I的交點坐標為(I0,0),與縱軸U的交點坐標為(0,U0)。回答下列問題:①電流表應選用___________,滑動變阻器應選用___________;②由圖的圖線,得電源內阻r=___________Ω;③用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx=___________,代入數值可得Rx;④若電表為理想電表,Rx接在B、C之間與接在A、B之間,滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數變化范圍___________,電壓表示數變化范圍___________。(選填“相同”或“不同”)10.(2015·廣東·高考真題)某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括電壓表(內阻約為3kΩ)、電流表(內阻約為1Ω)、定值電阻等。(1)使用多用電表粗測元件X的電阻。選擇“×1”歐姆擋測量,示數如圖(a)所示,讀數為___________Ω。據此應選擇圖中的___________(填“b”或“c”)電路進行實驗。(2)連接所選電路,閉合S;滑動變阻器的滑片P從左向右滑動,電流表的示數逐漸___________(填“增大”或“減小”);依次記錄電流及相應的電壓;將元件X換成元件Y,重復實驗。(3)圖(a)是根據實驗數據作出的U-I圖線,由圖可判斷元件___________(填“X”或“Y”)是非線性元件。(4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R=21Ω的定值電阻,測量待測電池組的電動勢E和電阻r,如圖(b)所示。閉合S1和S2,電壓表讀數為3.00V;斷開S2,讀數為1.00V,利用圖(a)可算得E=___________V,r=___________Ω(結果均保留兩位有效數字,視電壓表為理想電壓表)。11.(2021·浙江·統考高考真題)在“測定電池的電動勢和內阻”實驗中,(1)用如圖1所示的電路圖測量,得到的一條實驗數據擬合線如圖2所示,則該電池的電動勢E=______V(保留3位有效數字);內阻r=______(保留2位有效數字);(2)現有如圖3所示的實驗器材,照片中電阻箱阻值可調范圍為0~9999Ω,滑動變阻器阻值變化范圍為0~10Ω,電流表G的量程為0~3mA、內阻為200Ω,電壓表的量程有0~3V和0~15V。請在圖3中選擇合適的器材,在答題紙相應方框中畫出兩種測定一節干電池的電動勢和內阻的電路圖。______12.(2020·北京·統考高考真題)用圖1所示的甲、乙兩種方法測量某電源的電動勢和內電阻(約為1Ω)。其中R為電阻箱,電流表的內電阻約為0.1Ω,電壓表的內電阻約為3kΩ。(1)利用圖1中甲圖實驗電路測電源的電動勢E和內電阻r,所測量的實際是圖2中虛線框所示“等效電源”的電動勢和內電阻。若電流表內電阻用表示,請你用E、r和RA表示出、,并簡要說明理由_______。(2)某同學利用圖像分析甲、乙兩種方法中由電表內電阻引起的實驗誤差。在圖3中,實線是根據實驗數據(圖甲:U=IR,圖乙:)描點作圖得到的U-I圖像;虛線是該電源的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖像(沒有電表內電阻影響的理想情況)。在圖3中,對應圖甲電路分析的U-I圖像是:__________;對應圖乙電路分析的U-I圖像是:________。(3)綜合上述分析,為了減小由電表內電阻引起的實驗誤差,本實驗應選擇圖1中的______(填“甲”或“乙”)。13.(2020·天津·統考高考真題)某實驗小組選用以下器材測定電池組的電動勢和內阻,要求測量結果盡量準確。電壓表
(量程,內阻約為)電流表
(量程,內阻約為)滑動變阻器
(,額定電流)待測電池組
(電動勢約為,內阻約為)開關、導線若干①該小組連接的實物電路如圖所示,經仔細檢查,發現電路中有一條導線連接不當,這條導線對應的編號是________。②改正這條導線的連接后開始實驗,閉合開關前,滑動變阻器的滑片P應置于滑動變阻器的________端(填“a”或者“b”)③實驗中發現調節滑動變阻器時,電流表讀數變化明顯但電壓表讀數變化不明顯。為了解決這個問題,在電池組負極和開關之間串聯一個阻值為的電阻,之后該小組得到了幾組電壓表讀數U和對應的電流表讀數I,并作出圖像,如圖所示。根據圖像可知,電池組的電動勢為________V,內阻為________。(結果均保留兩位有效數字)14.(2020·山東·統考高考真題)實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響,某學習小組對“測量電源的電動勢和內阻”的實驗方案進行了探究。實驗室提供的器材有:干電池一節(電動勢約1.5V,內阻小于1Ω);電壓表V(量程3V,內阻約3kΩ);電流表A(量程0.6A,內阻約1Ω);滑動變阻器R(最大阻值為20Ω);定值電阻R1(阻值2Ω);定值電阻R2(阻值5Ω);開關一個,導線若干。(1)該小組按照圖甲所示的電路進行實驗,通過調節滑動變阻器阻值使電流表示數逐漸接近滿偏,記錄此過程中電壓表和電流表的示數,利用實驗數據在U-I坐標紙上描點,如圖乙所示,結果發現電壓表示數的變化范圍比較小,出現該現象的主要原因是_____。(單選,填正確答案標號)A.電壓表分流B.干電池內阻較小C.滑動變阻器最大阻值較小D.電流表內阻較小(2)針對電壓表示數的變化范圍比較小的問題,該小組利用實驗室提供的器材改進了實驗方案,重新測量得到的數據如下表所示。序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請根據實驗數據,回答以下問題:①圖丁的坐標紙上已標出后3組數據對應的坐標點,請在答題卡的坐標紙上標出前4組數據對應的坐標點并畫出U-I圖像________。②根據實驗數據可知,所選的定值電阻為_____(填“R1”或“R2”)。③用筆畫線代替導線,請在答題卡上按照改進后的方案,將實物圖連接成完整電路____________。15.(2020·浙江·統考高考真題)某同學分別用圖甲和圖乙的電路測量同一節干電池的電動勢和內阻。(1)在答題紙相應的方框中畫出圖乙的電路圖____________;(2)某次測量時電流表和電壓表的示數如圖所示,則電流_____,電壓_____;(3)實驗得到如圖所示的兩條直線,圖中直線Ⅰ對應電路是圖1_____(選填“甲”或“乙”);(4)該電池的電動勢_____V(保留三位有效數字),內阻_____(保留兩位有效數字)。16.(2014·海南·高考真題)用伏安法測量一電池的內阻.已知該待測電池的電動勢E約為9V,內阻約數十歐,允許輸出的最大電流為50mA.可選用的實驗器材有:電壓表V1(量程5V);電壓表V2(量程10V);電流表A1(量程50mA);電流表A2(量程100mA);滑動變阻器R(最大阻值300);定值電阻R1(阻值為200,額定功率為W);定值電阻R2(阻值為200,額定功率為1W);開關S;導線若干;測量數據如坐標紙上U-I圖線所示(1)在答題卡相應的虛線方框內畫出合理的電路原理圖,并標明所選器材的符號_________(2)在設計的電路中,選擇定值電阻的根據是_____________.(3)由U-I圖線求得待測電池的內阻為_________(4)在你設計的實驗電路中,產生系統誤差的主要原因是___________.17.(2014·福建·高考真題)某研究性學習小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內阻,實驗原理如圖甲所示,其中,虛線框內為用靈敏電流計G改裝的電流表A,V為標準電壓表,E為待測電池組,S為開關,R為滑動變阻器,R0是標稱值為4.0Ω的定值電阻。①已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig=100μA、內阻rg=2.0kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200mA,應并聯一只________Ω(保留一位小數)的定值電阻R1;②根據圖甲,用筆畫線代替導線將圖乙連接成完整電路;_________③某次試驗的數據如下表所示:該小組借鑒“研究勻變速直線運動”試驗中計算加速度的方法(逐差法),計算出電池組的內阻r=________Ω(保留兩位小數);為減小偶然誤差,逐差法在數據處理方面體現出的主要優點是_________________。④該小組在前面實驗的基礎上,為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結果的影響,用一已知電動勢和內阻的標準電池組通過上述方法多次測量后發現:電動勢的測量值與已知值幾乎相同,但內阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內阻測量值總是偏大的原因是___________。(填選項前的字母)A.電壓表內阻的影響
B.滑動變阻器的最大阻值偏小C.R1的實際阻值比計算值偏小
D.R0的實際阻值比標稱值偏大測量次數12345678電壓表V讀數U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改裝表A讀數I/mA2040608010012014016018.(2018·海南·高考真題)某同學利用圖(a)中的電路測量電流表A的內阻RA(約為5Ω)和直流電源的電動勢E(約為10V)。圖中R1和R2為電阻箱,S1和S2為開關,已知電流表的量程為100mA,直流電源的內阻為r。(1)斷開S2,閉合S1,調節R1的阻值,使A滿偏;保持R1的阻值不變,閉合S2,調節R2,當R2的阻值為4.8Ω時A的示數為48.0mA,忽略S2閉合后電路中總電阻的變化,經計算得RA=________Ω;(2)保持S1閉合,斷開S2,多次改變R1的阻值,并記錄電流表的相應示數。若某次R1的示數如圖(b)所示,則此次R1的阻值為________Ω;(3)利用記錄的R1的阻值和相應的電流表示數I,作出I-1-R1圖線,如圖(c)所示,用電池的電動勢E、內阻r和電流表內阻RA表示I-1隨R1變化的關系式為I-1=________,利用圖(c)可求得E=________V。(保留2位有效數字)19.(2018·江蘇·高考真題)一同學測量某干電池的電動勢和內阻.(1)如圖所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路.請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處__________;____________.(2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數I,以及計算的數據見下表:根據表中數據,在答題卡的方格紙上作出關系圖像___________.由圖像可計算出該干電池的電動勢為_________V;內阻為__________Ω.R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A–16.76.05.34.53.8(3)為了得到更準確的測量結果,在測出上述數據后,該同學將一只量程為100mV的電壓表并聯在電流表的兩端.調節電阻箱,當電流表的示數為0.33A時,電壓表的指針位置如圖所示,則該干電池的電動勢應為_______V;內阻應為_____Ω.20.(2018·浙江·高考真題)小明同學在測定一節干電池的電動勢和內阻的實驗時,為防止電流過大而損壞器材,電路中加了一個保護電阻R0,根據如圖所示電路圖進行實驗時,(1)電流表量程應選擇___________(填“0.6A”或“3A”),保護電阻應選用_______(填“A”或“B”);A.定值電阻(阻值10.0Ω,額定功率10W)B.定值電阻(阻值2.0Ω,額定功率5W)(2)在一次測量中電壓表的指針位置如圖2所示,則此時電壓為________V;(3)根據實驗測得的5組數據畫出的U-I圖線如圖3所示,則干電池的電動勢E=______V,內阻r=_____Ω(小數點后保留兩位)。21.(2017·天津·高考真題)某探究性學習小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內阻.其中電流表A1的內阻r1=1.0kΩ,電阻R1=9.0kΩ,為了方便讀數和作圖,給電池串聯一個R0=3.0Ω的電阻.(1)按圖示電路進行連接后,發現、和三條導線中,混進了一條內部斷開的導線.為了確定哪一條導線內部是斷開的,將電鍵S閉合,用多用電表的電壓擋先測量a、間電壓,讀數不為零,再測量、間電壓,若讀數不為零,則一定是_______導線斷開;若讀數為零,則一定是_______導線斷開.(2)排除故障后,該小組順利完成實驗.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數據,作出圖象如右圖.由I1–I2圖象得到電池的電動勢E=_______V,內阻r=_______Ω.22.(2017·上海·統考高考真題)“用DIS測定電源的電動勢和內阻”的實驗電路如圖A.所示,其中定值電阻阻值R1=1Ω.(1)圖A.中A為____傳感器,定值電阻R1在實驗中起_____的作用;(2)實驗測得的路端電壓U相應電流I的擬合曲線如圖B.所示,由此得到電源電動勢E=_______V,內阻r=______Ω;(3)實驗測得的數據如表所示,則實驗中選用的的滑動變阻器最合理的阻值范圍為()A.0~5Ω
B.0~20ΩC.0~50Ω
D.0~200Ω23.(2016·四川·高考真題)用如圖所示電路測量電源的電動勢和內阻,實驗器材:待測電源(電動勢約3V,內阻約2Ω),保護電阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑動變阻器R,電流表A,電壓表V,開關S,導線若干。實驗主要步驟:(ⅰ)將滑動變阻器接入電路的阻值調到最大,閉合開關;(ⅱ)逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數U和相應電流表的示數I;(ⅲ)以U為縱坐標,I為橫坐標,作圖線(U、I都用國際單位);(ⅳ)求出圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a。回答下列問題:(1)電壓表最好選用______;電流表最好選用______。A.電壓表(0~3V,內阻約15kΩ)
B.電壓表(0~3V,內阻約3kΩ)C.電流表(0~200mA,內阻約2Ω)
D.電流表(0~30mA,內阻約2Ω)(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動,發現電壓表示數增大,兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是______;A.兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B.兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱C.一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導線接在電阻絲左端接線柱D.一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱,另一條導線接在電阻絲右端接線柱(3)選用k、a、R1、R2表示待測電源的電動勢E和內阻r的表達式E=______,r=______,代入數值可得E和r的測量值。24.(2015·天津·高考真題)用電流表和電壓表測定由三節干電池串聯組成的電池組(電動勢約4.5V,內電阻約1Ω)的電動勢和內電阻,除了待測電池組,電鍵,導線外,還有下列器材供選用∶A.電流表∶量程0.6A,內電阻約1ΩB.電流表∶量程3A,內電阻約0.2ΩC.電壓表∶量程3V,內電阻約30kΩD.電壓表∶量程6V,內電阻約60kΩE.滑動變阻器∶0~1000Ω,額定電流0.5AF.滑動變阻器∶0~20Ω,額定電流2A(1)為了使測量結果盡量準確,電流表應選用________,電壓表選用________,滑動變阻器應選用________(均填儀器的字母代號)(2)下圖為正確選擇儀器后,連好的部分電路,為了使測量誤差盡量小,還需要在電路中用導線將________和________相連、________和________相連、________和________相連。(均填儀器上接線柱的字母代號)?(3).實驗時發現電流表壞了,于是不再使用電流表,剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器,重新連接電路,仍能完成實驗,實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應電壓表的示數U;用圖像法處理采集到數據,為在直角坐標系中得到的函數圖像是一條直線,則可以_________為縱坐標,以________為橫坐標。26.(2015·安徽·高考真題)某同學為了測量一節電池的電動勢和內阻,從實驗室找到以下器材,一個滿偏電流為100μA,內阻為2500Ω的表頭,一個開關,兩個電阻箱()和若干導線;(1)由于表頭量程偏小,該同學首先需要將表頭改裝成量程為50mA的電流表,則應將表頭與電阻箱__________(填“串聯”或者“并聯”),并將電阻箱阻值調為________Ω.(2)接著該同學用改裝的電流表對電池的電動勢和內阻進行測量,實驗電路圖如圖1所示,通過改變電阻R測相應的電流I,并且作相關計算后一并記錄如下表①根據表中的數據,圖2中已描繪出四個點,請將第5、6兩組數據也描繪在圖2中,并畫出圖線.________②根據圖線可得電池的電動勢E是________V,內阻r是_________Ω.123456R(Ω)95.075.055.045.035.025.0I(mA)15.018.724.829.536.048.0IR(V)1.421.401.361.331.261.2027.(2014·上海·統考高考真題)在“用DIS測電源的電動勢和內阻”的實驗中(1)將待測電池組、滑動變阻器、電流傳感器、電壓傳感器、定值電阻、電鍵及若干導線連接成電路如圖甲所示.圖中未接導線的A端應接在_____點(選填“B”“C”“D”或“E”).(2)實驗得到的U-I關系如圖乙中的直線Ⅰ所示,則電池組的電動勢為_____V,內電阻阻值為_____Ω.(3)為了測量定值電阻的阻值,應在圖甲中將“A”端重新連接到____點(選填“B”“C”“D”或“E”),所得到的U-I關系如圖乙中的直線Ⅱ所示,則定值電阻的阻值為____Ω.28.(2014·全國·高考真題)利用如圖所示電路,可以測量電源的電動勢和內阻,所用的實驗器材有:待測電源,電阻箱R(最大阻值999.9Ω),電阻R0(阻值為3.0),電阻R1(阻值為3.0Ω),電流表A(量程為200mA,內阻為RA=6.0Ω),開關.實驗步驟如下:①將電阻箱阻值調到最大,閉合開關;②多次調節電阻箱,記下電流表的示數和電阻箱對應的阻值;③以為縱坐標,R為橫坐標,作圖線(用直線擬合);④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b.回答下列問題(1)分別用和表示電源的電動勢和內阻,則與的關系式為.(2)實驗得到的部分數據如下表所示,其中電阻時電流表的示數如圖(b)所示,讀出數據,完成下表.答:①,②.(3)在圖(c)的坐標紙上將所缺數據點補充完整并作圖,根據圖線求得斜率=A-1Ω-1,截距=A-1.(4)根據圖線求得電源電動勢=V,內阻=Ω.29.(2014·山東·高考真題)實驗室購買了一捆標稱長度為100m的銅導線,某同學想通過實驗測定其實際長度.該同學首先測得導線橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為1.7×10-8Ω·m,再利用圖甲所示電路測出銅導線的電阻Rx,從而確定導線的實際長度.可供使用的器材有:電流表:量程0.6A,內阻約0.2Ω;電壓表:量程3V,內阻約9kΩ;滑動變阻器R1:最大阻值5Ω;滑動變阻器R2:最大阻值20Ω;定值電阻:R0=3Ω;電源:電動勢6V,內阻可不計;開關、導線若干.回答下列問題:(1)實驗中滑動變阻器應選________(填“R1”或“R2”),閉合開關S前應將滑片移至________端(填“a”或“b”);(2)在實物圖中,已正確連接了部分導線,請根據圖甲電路完成剩余部分的連接_______;(3)調節滑動變阻器,當電流表的讀數為0.50A時,電壓表示數如圖乙所示,讀數為________V;(4)導線實際長度為________m(保留兩位有效數字).30.(2014·全國·高考真題)現要測量某電源的電動勢和內阻,可利用的器材有:電流表A,內阻為1.00Ω;電壓表V;阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R4、R5;開關S;一端連有鱷魚夾P的導線1,其他導線若干,某同學設計的測量電路如圖(a)所示;(1)按圖(a)在實物圖(b)中畫出連線,并標出導線1和其P端___________(2)測量時,改變鱷魚夾P所夾的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路,記錄對應的電壓表的示數U和電流表的示數I,數據如下表所示.根據表中數據,在圖(c)中的坐標紙上將所缺數據點補充完整,并畫出U-I圖線____________I(mA)1931531116930U(V)2.512.592.682.762.84(3)根據U-I圖線求出電源的電動勢E=_______V,內阻r=_____Ω31.(2014·北京·高考真題)利用電流表和電壓表測定一節干電池的電動勢和內電阻.要求盡量減小實驗誤差.(1)應該選擇的實驗電路是圖中的________(選填“甲”或“乙”).(2)現有電流表(0~0.6A)、開關和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動變阻器(0~50Ω)D.滑動變阻器(0~500Ω)實驗中電壓表應選用________;滑動變阻器應選用________;(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄的6組數據如下表所示,其中5組數據的對應點已經標在如圖的坐標紙上,請標出余下一組數據的對應點,并畫出U-I圖線_________.序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)根據(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=________V,內電阻r=________Ω.(5)實驗中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數U及干電池的輸出功率P都會發生變化.下列各示意圖中正確反映P-U關系的是________.32.(2015·江蘇·高考真題)小明利用如圖所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內阻(1)圖中電流表的示數為__________A(2)調節滑動變阻器,電壓表和電流表的示數記錄如下請根據表中的數據,在答題卡的方格紙上作出U-I圖線____________________.由圖線求得:電動勢E=_________V,內阻r=_________________Ω.(3)實驗時,小明進行了多次測量,花費了較長時間,測量期間一直保持電路閉合,其實從實驗誤差考慮,這樣的操作不妥,因為__________________________________.
專題80實驗十:測量電動勢和內電阻1.(2023·浙江·統考高考真題)在“測量干電池的電動勢和內阻”實驗中
(1)部分連線如圖1所示,導線a端應連接到________(選填“A”、“B”、“C”或“D”)接線柱上。正確連接后,某次測量中電壓表指針位置如圖2所示,其示數為________V。(2)測得的7組數據已標在如圖3所示坐標系上,用作圖法求干電池的電動勢________V和內阻________Ω。(計算結果均保留兩位小數)【答案】B1.201.501.04【詳解】(1)[1]電壓表測量的電壓應為路端電壓,開關應能控制電路,所以導線a端應連接到B處;[2]干電池電動勢約為1.5V,電壓表選擇量程,分度值為0.1V,題圖中電壓表讀數為1.20V;(2)[3][4]作出如圖所示
根據閉合電路歐姆定律可知圖像縱軸截距為電源電動勢可得圖像斜率的絕對值等于電源內阻2.(2023·湖北·統考高考真題)某實驗小組為測量干電池的電動勢和內阻,設計了如圖(a)所示電路,所用器材如下:電壓表(量程,內阻很大);電流表(量程);電阻箱(阻值);干電池一節、開關一個和導線若干。
(1)根據圖(a),完成圖(b)中的實物圖連線__________。
(2)調節電阻箱到最大阻值,閉合開關。逐次改變電阻箱的電阻,記錄其阻值R、相應的電流表示數I和電壓表示數U。根據記錄數據作出的圖像如圖(c)所示,則干電池的電動勢為__________V(保留3位有效數字)、內阻為__________(保留2位有效數字)。
(3)該小組根據記錄數據進一步探究,作出圖像如圖(d)所示。利用圖(d)中圖像的縱軸截距,結合(2)問得到的電動勢與內阻,還可以求出電流表內阻為__________(保留2位有效數字)。(4)由于電壓表內阻不是無窮大,本實驗干電池內阻的測量值__________(填“偏大”或“偏小”)。【答案】1.580.642.5偏小【詳解】(1)[1]實物連線如圖:
(2)[2][3]由電路結合閉合電路的歐姆定律可得由圖像可知E=1.58V內阻(3)[4]根據可得由圖像可知解得(4)[5]由于電壓表內阻不是無窮大,則實驗測得的是電壓表內阻與電源內阻的并聯值,即實驗中測得的電池內阻偏小。3.(2022·天津·高考真題)實驗小組測量某型號電池的電動勢和內阻。用電流表、電壓表、滑動變阻器、待測電池等器材組成如圖1所示實驗電路,由測得的實驗數據繪制成的圖像如圖2所示。(1)圖1的電路圖為下圖中的__________。(選填“A”或“B”)(2)如果實驗中所用電表均視為理想電表,根據圖2得到該電池的電動勢__________V,內阻__________。(3)實驗后進行反思,發現上述實驗方案存在系統誤差。若考慮到電表內阻的影響,對測得的實驗數據進行修正,在圖2中重新繪制圖線,與原圖線比較,新繪制的圖線與橫坐標軸交點的數值將__________,與縱坐標軸交點的數值將__________。(兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)【答案】B4.51.8不變變大【詳解】(1)[1]通過觀察實物圖可知電壓表接在電源兩端,故電路圖為B;(2)[2][3]根據閉合電路歐姆定律有則圖線在縱軸上的截距表示電池的電動勢E,斜率是電池的內阻r,根據圖像可知,縱軸截距為4.5,橫軸截距為2.5,結合上述分析可知電池電動勢;內阻(3)[4][5]分析測量電路可知系統誤差的來源是電壓表的分流作用,使得電流表的示數小于流過電池的電流,考慮電壓表內阻的影響,流過電壓表的電流為可知流過電池的電流為,因電壓表內阻不變,隨著電壓值減小,電壓表電流減小,當電壓值趨于0時,I趨于,在圖2中重新繪制的圖線如圖所示故新繪制的圖線與橫坐標軸交點的數值將不變,與縱坐標軸交點的數值將變大。4.(2022·福建·高考真題)在測量某電源電動勢和內阻時,因為電壓表和電流表的影響,不論使用何種接法,都會產生系統誤差,為了消除電表內阻造成的系統誤差,某實驗興趣小組設計了如圖甲實驗電路進行測量。已知。(1)按照圖甲所示的電路圖,將圖乙中的器材實物連線補充完整_____。(2)實驗操作步驟如下:①將滑動變阻器滑到最左端位置②接法Ⅰ:單刀雙擲開關S與1接通,閉合開關,調節滑動變阻器R,記錄下若干組數據的值,斷開開關③將滑動變阻器滑到最左端位置④接法Ⅱ:單刀雙擲開關S與2閉合,閉合開關,調節滑動變阻器R,記錄下若干組數據的值,斷開開關⑤分別作出兩種情況所對應的和圖像(3)單刀雙擲開關接1時,某次讀取電表數據時,電壓表指針如圖丙所示,此時_____V。(4)根據測得數據,作出和圖像如圖丁所示,根據圖線求得電源電動勢____________,內阻____________。(結果均保留兩位小數)(5)由圖丁可知____________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測得的電源內阻更接近真實值。(6)綜合考慮,若只能選擇一種接法,應選擇____________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測量更合適。【答案】見解析1.301.802.50接法Ⅱ接法Ⅱ【詳解】(1)[1]根據圖甲所示的電路圖,實物連接如圖所示(3)[2]量程為的電壓表分度值為,需要估讀到分度值的下一位,由圖丙可知電壓表讀數為(4)[3]當單刀雙擲開關接1時,電流表示數為零時,電壓表測量準確,故電動勢為的縱軸截距,則有[4]當單刀雙擲開關接2時,電壓表示數為零時,電流表測量準確,由圖像可知此時電路電流為,根據閉合電路歐姆定律可知解得內阻為(5)[5]由圖丁可知圖像的斜率為解得由圖丁可知圖像的斜率為解得可得故接法Ⅱ測得的電源內阻更接近真實值。(6)[6]由電路圖可知接法Ⅰ的誤差來源是電流表的分壓,接法Ⅱ的誤差來源是電壓表的分流,由于電源內阻較小,遠小于電壓表內阻,結合(5)問分析可知,若只能選擇一種接法,應選擇接法Ⅱ更合適。5.(2022·湖北·統考高考真題)某探究小組學習了多用電表的工作原理和使用方法后,為測量一種新型材料制成的圓柱形電阻的電阻率,進行了如下實驗探究。(1)該小組用螺旋測微器測量該圓柱形電阻的直徑D,示數如圖甲所示,其讀數為_____mm。再用游標卡尺測得其長度L。(2)該小組用如圖乙所示的電路測量該圓柱形電阻Rx的阻值。圖中電流表量程為0.6A、內阻為1.0Ω,定值電阻R0的阻值為20.0Ω,電阻箱R的最大阻值為999.9Ω。首先將S2置于位置1,閉合S1,多次改變電阻箱R的阻值,記下電流表的對應讀數I,實驗數據見下表。R/ΩI/A/A-15.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50根據表中數據,在圖丙中繪制出圖像。再將S2置于位置2,此時電流表讀數為0.400A。根據圖丙中的圖像可得_____Ω(結果保留2位有效數字)。最后可由表達式____得到該材料的電阻率(用D、L、表示)。(3)該小組根據圖乙的電路和圖丙的圖像,還可以求得電源電動勢_________V,內阻_______Ω。(結果均保留2位有效數字)(4)持續使用后,電源電動勢降低、內阻變大。若該小組再次將此圓柱形電阻連入此裝置,測得電路的電流,仍根據原來描繪的圖丙的圖像得到該電阻的測量值會_____(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。【答案】3.7006.0123.0偏大【詳解】(1)[1]用螺旋測微器測量該圓柱形電阻的直徑D,其讀數為(2)(3)[2][3][4][5]由電路可知,當將S2置于位置1,閉合S1時即由圖像可知解得解得再將S2置于位置2,此時電流表讀數為0.400A,則解得根據解得(3)由(2)可知(4)根據表達式因電源電動勢變小,內阻變大,則當安培表由相同讀數時,得到的的值偏小,即測量值偏大。6.(2021·天津·高考真題)隨著智能手機的廣泛應用,充電寶成為手機及時充電的一種重要選擇。充電寶可以視為與電池一樣的直流電源。一充電寶的電動勢約為,內阻很小,最大放電電流為,某實驗小組測定它的電動勢和內阻。他們剝開充電寶連接線的外絕緣層,里面有四根導線,紅導線為充電寶的正極,黑導線為充電寶的負極,其余兩根導線空置不用,另有滑動變阻器R用于改變電路中的電流,定值電阻,兩只數字多用電表M、N,兩表均為理想電表,并與開關S連成如圖所示電路。①圖中測量電流的電表是___________,測量電壓的電表是___________。(均填寫字母“M”或“N”)②調節滑動變阻器,測得多組I、U數據,記錄如下表,其中只有一個數據記錄有誤,審視記錄的數據,可以發現表中第___________次的記錄數據有誤。(填測量次數的序號)次數1234567電流0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516電壓4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848③電路中接入可以達到下列哪個效果。___________(填選項前的字母)A.使測電流的電表讀數變化明顯
B.為了更準確地測量充電寶內阻C.避免使充電寶的放電電流過大
D.減小測量電壓的電表分流作用【答案】NM4C【詳解】①[1]器件N串聯在電路中,測量干路電流,所以N為電流表;[2]器件M一端接在開關上,另一端接在充電寶的負極,閉合開關后相當于并聯在電源兩端,所以M為電壓表,測量路端電壓;②[3]題中表格的電流不斷增大,根據閉合電路歐姆定律可知路端電壓不斷減小,電壓表的示數不斷減小,所以第4次的記錄數據有誤;③[4]因為充電寶的內阻很小,所以電阻串聯在電路中,起保護電路的作用,避免使充電寶的放電電流過大損壞電路中的器件。故選C。7.(2021·全國·高考真題)一實驗小組利用圖(a)所示的電路測量一電池的電動勢E(約)和內阻r(小于)。圖中電壓表量程為,內阻:定值電阻;電阻箱R,最大阻值為;S為開關。按電路圖連接電路。完成下列填空:(1)為保護電壓表,閉合開關前,電阻箱接入電路的電阻值可以選___________(填“5.0”或“15.0”);(2)閉合開關,多次調節電阻箱,記錄下阻值R和電壓表的相應讀數U;(3)根據圖(a)所示電路,用R、、、E和r表示,得___________;(4)利用測量數據,做圖線,如圖(b)所示:(5)通過圖(b)可得___________V(保留2位小數),___________(保留1位小數);(6)若將圖(a)中的電壓表當成理想電表,得到的電源電動勢為,由此產生的誤差為___________%。【答案】15.01.551.05【詳解】(1)[1]為了避免電壓表被燒壞,接通電路時電壓表兩端的電壓不能比電表滿偏電壓大,則由并聯電路分壓可得代入數據解得因此選。(3)[2]由閉合回路的歐姆定律可得化簡可得(5)[3][4]由上面公式可得由圖象計算可得代入可得將代入解析式可得解得(6)[5]如果電壓表為理想電壓表,則可有則此時因此誤差為8.(2021·湖南·高考真題)某實驗小組需測定電池的電動勢和內阻,器材有:一節待測電池、一個單刀雙擲開關、一個定值電阻(阻值為)、一個電流表(內阻為)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于,并配有可在電阻絲上移動的金屬夾)、導線若干。由于缺少刻度尺,無法測量電阻絲長度,但發現桌上有一個圓形時鐘表盤。某同學提出將電阻絲繞在該表盤上,利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度。主要實驗步驟如下:(1)將器材如圖(a)連接:(2)開關閉合前,金屬夾應夾在電阻絲的___________端(填“a”或“b”);(3)改變金屬夾的位置,閉合開關,記錄每次接入電路的電阻絲對應的圓心角和電流表示數,得到多組數據;(4)整理數據并在坐標紙上描點繪圖,所得圖像如圖(b)所示,圖線斜率為,與縱軸截距為,設單位角度對應電阻絲的阻值為,該電池電動勢和內阻可表示為___________,___________(用、、、、表示)(5)為進一步確定結果,還需要測量單位角度對應電阻絲的阻值。利用現有器材設計實驗,在圖(c)方框中畫出實驗電路圖__________(電阻絲用滑動變阻器符號表示);(6)利用測出的,可得該電池的電動勢和內阻。【答案】【詳解】(2)[1]開關閉合前,為了保護電路中的元件,應將電阻絲的最大阻值接入電路,根據電阻定律可知電阻絲接入越長,接入電阻越大,金屬夾應夾在電阻絲的端。(4)[2]設圓心角為時,電阻絲接入電路中的電阻為,根據閉合電路歐姆定律可知整理得結合圖象的斜率和截距滿足,解得電源電動勢和內阻為(5)[3]實驗器材中有定值電阻和單刀雙擲開關,考慮使用等效法測量電阻絲電阻,如圖原理的簡單說明:①將開關置于位置,讀出電流表示數;②將開關置于電阻絲處,調節電阻絲的角度,直到電流表示數為,讀出此時角度θ;③此時,即可求得的數值。9.(2015·四川·高考真題)用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6V,電池內阻和待測電阻阻值都為數十歐。可選用的實驗器材有:電流表A1(量程0~30mA);電流表A2(量程0~100mA);電壓表V(量程0~6V);滑動變阻器R1(阻值0~5Ω);滑動變阻器R2(阻值0~300Ω);開關S一個,導線若干條。某同學的實驗過程如下:Ⅰ.設計如圖所示的電路圖Ⅱ.正確連接電路,將R的阻值調到最大,閉合開關,逐次調小R的阻值,測出多組U和I的值,并記錄。以U為縱軸,I為橫軸,得到如圖所示的圖線Ⅲ.斷開開關,將Rx改接在B、C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變。重復Ⅱ的步驟,得到另一條U-I圖線,圖線與橫軸I的交點坐標為(I0,0),與縱軸U的交點坐標為(0,U0)。回答下列問題:①電流表應選用___________,滑動變阻器應選用___________;②由圖的圖線,得電源內阻r=___________Ω;③用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx=___________,代入數值可得Rx;④若電表為理想電表,Rx接在B、C之間與接在A、B之間,滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數變化范圍___________,電壓表示數變化范圍___________。(選填“相同”或“不同”)【答案】A2R2相同不同【詳解】(1)[1]由題意可知,電動勢為6V,而電阻約為數十歐姆,為了保證實驗的安全,電流表應選擇A2;[2]由電路圖可知,滑動變阻器起調節電流的作用,5Ω的電阻小于待測電阻較多,故只能選擇R2;(2)[3]圖像的斜率表示電源的內阻,則可知,內阻為(3)[4]接Rx改接在B、C之間,由題意可知,等效內阻為解得(4)[5]Rx接在B、C之間與接在A、B之間,滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置,此時電路中的總電阻相等,故電流表的變化范圍相同。[6]電壓表測的是路端電壓,兩種情況等效內阻不同,故電壓表的變化范圍不同。10.(2015·廣東·高考真題)某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括電壓表(內阻約為3kΩ)、電流表(內阻約為1Ω)、定值電阻等。(1)使用多用電表粗測元件X的電阻。選擇“×1”歐姆擋測量,示數如圖(a)所示,讀數為___________Ω。據此應選擇圖中的___________(填“b”或“c”)電路進行實驗。(2)連接所選電路,閉合S;滑動變阻器的滑片P從左向右滑動,電流表的示數逐漸___________(填“增大”或“減小”);依次記錄電流及相應的電壓;將元件X換成元件Y,重復實驗。(3)圖(a)是根據實驗數據作出的U-I圖線,由圖可判斷元件___________(填“X”或“Y”)是非線性元件。(4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R=21Ω的定值電阻,測量待測電池組的電動勢E和電阻r,如圖(b)所示。閉合S1和S2,電壓表讀數為3.00V;斷開S2,讀數為1.00V,利用圖(a)可算得E=___________V,r=___________Ω(結果均保留兩位有效數字,視電壓表為理想電壓表)。【答案】10b增大Y3.20.50【詳解】(1)[1]選擇的是“”擋,故元件X的電阻值為10。[2]該電阻值較小,采用電流表外接法,測量誤差較小,應選擇圖中的b電路進行實驗。(2)[3]滑動變阻器的滑片P從左向右滑動,測量部分的電壓逐漸增大,故電流表的示數逐漸增大。(3)[4]元件Y的U-I圖線為曲線,是非線性元件。(4)[5][6]據U-I圖線可知,元件X的電阻為,據閉合電路歐姆定律可得,閉合S1和S2時電壓表示數為U1,有斷開S2時電壓表示數為U2,有聯立代入數據解得E=3.2V,r=0.50。11.(2021·浙江·統考高考真題)在“測定電池的電動勢和內阻”實驗中,(1)用如圖1所示的電路圖測量,得到的一條實驗數據擬合線如圖2所示,則該電池的電動勢E=______V(保留3位有效數字);內阻r=______(保留2位有效數字);(2)現有如圖3所示的實驗器材,照片中電阻箱阻值可調范圍為0~9999Ω,滑動變阻器阻值變化范圍為0~10Ω,電流表G的量程為0~3mA、內阻為200Ω,電壓表的量程有0~3V和0~15V。請在圖3中選擇合適的器材,在答題紙相應方框中畫出兩種測定一節干電池的電動勢和內阻的電路圖。______【答案】1.46(1.45~1.47均可)0.64(0.63~0.67均可)【詳解】(1)[1]根據閉合電路歐姆定律可得將題干中得圖線延長與橫縱軸分別相交,如圖可知圖像與縱軸交點即為電動勢,即[2]圖像斜率的絕對值為電源內阻,即(2)[3]電流表量程太小,使用電阻箱和電壓表代替電流表進行測量,電路圖如圖根據閉合電路歐姆定律變形得繪制圖像,可知圖像斜率為,與縱軸截距為,從而求解電動勢和內阻;也可以通過電阻箱改裝電流表,擴大電流表得量程,實現電流得測量,電路圖如圖I為改變量程之后的電流表示數,根據閉合電路歐姆定律可以繪制圖像求解電動勢和內阻。12.(2020·北京·統考高考真題)用圖1所示的甲、乙兩種方法測量某電源的電動勢和內電阻(約為1Ω)。其中R為電阻箱,電流表的內電阻約為0.1Ω,電壓表的內電阻約為3kΩ。(1)利用圖1中甲圖實驗電路測電源的電動勢E和內電阻r,所測量的實際是圖2中虛線框所示“等效電源”的電動勢和內電阻。若電流表內電阻用表示,請你用E、r和RA表示出、,并簡要說明理由_______。(2)某同學利用圖像分析甲、乙兩種方法中由電表內電阻引起的實驗誤差。在圖3中,實線是根據實驗數據(圖甲:U=IR,圖乙:)描點作圖得到的U-I圖像;虛線是該電源的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖像(沒有電表內電阻影響的理想情況)。在圖3中,對應圖甲電路分析的U-I圖像是:__________;對應圖乙電路分析的U-I圖像是:________。(3)綜合上述分析,為了減小由電表內電阻引起的實驗誤差,本實驗應選擇圖1中的______(填“甲”或“乙”)。【答案】,,理由見解析CA乙【詳解】(1)[1]將電源和電流表視為等效電源,電源電動勢是電源本身具有的屬性,電流表不具有產生電動勢的本領,所以等效電源的電動勢仍然為而電流表的內阻和電動勢的內阻作為等效電源的內阻,即(2)[2]對甲圖,考慮電表內阻時,根據閉合電路歐姆定律得變形得直接通過實驗獲得數據,可得圖像與縱軸截距均為電源電動勢,虛線對應的斜率大小為,實線對應的斜率大小為,所以對應圖甲電路分析的圖像是C;[3]對乙圖,考慮電表內阻時(即虛線對應的真實情況),根據閉合電路歐姆定律得變形得直接通過實驗獲得數據,可得虛線對應的斜率大小為,實線對應的斜率大小為,虛線對應的縱軸截距為,實線對應的縱軸截距為;兩圖線在時,對應的短路電流均為,所以對應圖乙電路分析的圖像是A。(3)[4]圖甲雖然測量的電源電動勢準確,但電流表分壓較為明顯,所以內阻測量的誤差很大;圖乙雖然電動勢和內阻測量均偏小,但是電壓表內阻很大,分流不明顯,所以電動勢和內阻的測量誤差較小,所以選擇圖乙可以減小由電表內電阻引起的實驗誤差。13.(2020·天津·統考高考真題)某實驗小組選用以下器材測定電池組的電動勢和內阻,要求測量結果盡量準確。電壓表
(量程,內阻約為)電流表
(量程,內阻約為)滑動變阻器
(,額定電流)待測電池組
(電動勢約為,內阻約為)開關、導線若干①該小組連接的實物電路如圖所示,經仔細檢查,發現電路中有一條導線連接不當,這條導線對應的編號是________。②改正這條導線的連接后開始實驗,閉合開關前,滑動變阻器的滑片P應置于滑動變阻器的________端(填“a”或者“b”)③實驗中發現調節滑動變阻器時,電流表讀數變化明顯但電壓表讀數變化不明顯。為了解決這個問題,在電池組負極和開關之間串聯一個阻值為的電阻,之后該小組得到了幾組電壓表讀數U和對應的電流表讀數I,并作出圖像,如圖所示。根據圖像可知,電池組的電動勢為________V,內阻為________。(結果均保留兩位有效數字)【答案】5a2.90.80【詳解】①[1]因為電源內阻較小,故對于電源來說應該采用電流表外接法,圖中采用的是電流表內接;故導線5連接不當,應該從電壓表正接線柱接到電流表正接線柱;②[2]開始實驗前應該讓滑動變阻器連入電路阻值最大,故應將滑片置于a端;③[3][4]由圖線可知圖線與縱軸的交點即為電源電動勢,故E=2.9V;圖線與橫軸的交點為短路電流I=0.50A,故可得等效內阻為又因為在開關和電池負極之間接有的電阻,在計算過程中等效為內阻,故電源內阻為14.(2020·山東·統考高考真題)實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響,某學習小組對“測量電源的電動勢和內阻”的實驗方案進行了探究。實驗室提供的器材有:干電池一節(電動勢約1.5V,內阻小于1Ω);電壓表V(量程3V,內阻約3kΩ);電流表A(量程0.6A,內阻約1Ω);滑動變阻器R(最大阻值為20Ω);定值電阻R1(阻值2Ω);定值電阻R2(阻值5Ω);開關一個,導線若干。(1)該小組按照圖甲所示的電路進行實驗,通過調節滑動變阻器阻值使電流表示數逐漸接近滿偏,記錄此過程中電壓表和電流表的示數,利用實驗數據在U-I坐標紙上描點,如圖乙所示,結果發現電壓表示數的變化范圍比較小,出現該現象的主要原因是_____。(單選,填正確答案標號)A.電壓表分流B.干電池內阻較小C.滑動變阻器最大阻值較小D.電流表內阻較小(2)針對電壓表示數的變化范圍比較小的問題,該小組利用實驗室提供的器材改進了實驗方案,重新測量得到的數據如下表所示。序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請根據實驗數據,回答以下問題:①圖丁的坐標紙上已標出后3組數據對應的坐標點,請在答題卡的坐標紙上標出前4組數據對應的坐標點并畫出U-I圖像________。②根據實驗數據可知,所選的定值電阻為_____(填“R1”或“R2”)。③用筆畫線代替導線,請在答題卡上按照改進后的方案,將實物圖連接成完整電路____________。【答案】BR1【詳解】(1)[1]電壓表示數變化過小,則原因是外電阻比內阻大的多,即電源內阻偏小,故選B。(2)[2]根據數據做出U-I圖像如圖;[3]由圖像可知電源內阻小于1Ω,則定值電阻大于1.63Ω,可知定值電阻為R1;[4]定值電阻與電源串聯,電路如圖;15.(2020·浙江·統考高考真題)某同學分別用圖甲和圖乙的電路測量同一節干電池的電動勢和內阻。(1)在答題紙相應的方框中畫出圖乙的電路圖____________;(2)某次測量時電流表和電壓表的示數如圖所示,則電流_____,電壓_____;(3)實驗得到如圖所示的兩條直線,圖中直線Ⅰ對應電路是圖1_____(選填“甲”或“乙”);(4)該電池的電動勢_____V(保留三位有效數字),內阻_____(保留兩位有效數字)。【答案】0.39~0.411.29~1.31乙1.51~1.540.52~0.54【詳解】(1)[1]圖乙中,電流表內接和變阻器串聯接在電源兩端,電壓表測路段電壓,則圖乙對應的電路圖為(2)[2][3]一節干電池的電動勢一般約為1.5V,故電壓表量程選擇0~3V,電流表量程選擇0~0.6A,所以量表的讀數分別為1.30V(1.29~1.31V均可),0.40A(0.39~0.41A均可)(3)[4]由閉合電路歐姆定律可得可得U-I圖象的縱軸截距為電源電動勢,斜率為電源內阻。圖甲中電流表外接,則實驗測得的電源內阻測量值偏大;圖乙中電路測量值偏小,但是由于,故圖乙實驗測出的內阻誤差更小,故圖線Ⅰ對應圖乙,圖線Ⅱ對應的圖甲。(4)[5]圖線Ⅱ與縱軸的交點為電源的電動勢E=1.52V;[6]在圖線Ⅰ與橫軸的交點為短路電流I=2.86A由,此實驗原理無誤差。16.(2014·海南·高考真題)用伏安法測量一電池的內阻.已知該待測電池的電動勢E約為9V,內阻約數十歐,允許輸出的最大電流為50mA.可選用的實驗器材有:電壓表V1(量程5V);電壓表V2(量程10V);電流表A1(量程50mA);電流表A2(量程100mA);滑動變阻器R(最大阻值300);定值電阻R1(阻值為200,額定功率為W);定值電阻R2(阻值為200,額定功率為1W);開關S;導線若干;測量數據如坐標紙上U-I圖線所示(1)在答題卡相應的虛線方框內畫出合理的電路原理圖,并標明所選器材的符號_________(2)在設計的電路中,選擇定值電阻的根據是_____________.(3)由U-I圖線求得待測電池的內阻為_________(4)在你設計的實驗電路中,產生系統誤差的主要原因是___________.【答案】定值電阻在電路中的功率會超過W,R2的功率滿足要求51.0(49.0~53.0范圍內的均給分)忽略了電壓表的分流【詳解】(1)[1]應用伏安法測電源電動勢與內阻,電壓表測路端電壓,電流表測電路電流,電路圖如圖所示(2)[2]定值電阻R1在電路中的最大功率P1=I2R1=(0.05)2×200=0.5W>W定值電阻R2在電路中的最大功率P2=I2R2=(0.05)2×220=0.55W<1W為保護電路安全,則定值電阻應選擇R2(3)[3]由圖示圖象可知,電源內阻r==50Ω(4)[4]由實驗電路圖可知,相對于電源電流表采用外接法,由于電壓表的分流作用,電流表所測電流小于電路電流,電壓表分流是造成系統誤差的原因17.(2014·福建·高考真題)某研究性學習小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內阻,實驗原理如圖甲所示,其中,虛線框內為用靈敏電流計G改裝的電流表A,V為標準電壓表,E為待測電池組,S為開關,R為滑動變阻器,R0是標稱值為4.0Ω的定值電阻。①已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig=100μA、內阻rg=2.0kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200mA,應并聯一只________Ω(保留一位小數)的定值電阻R1;②根據圖甲,用筆畫線代替導線將圖乙連接成完整電路;_________③某次試驗的數據如下表所示:該小組借鑒“研究勻變速直線運動”試驗中計算加速度的方法(逐差法),計算出電池組的內阻r=________Ω(保留兩位小數);為減小偶然誤差,逐差法在數據處理方面體現出的主要優點是_________________。④該小組在前面實驗的基礎上,為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結果的影響,用一已知電動勢和內阻的標準電池組通過上述方法多次測量后發現:電動勢的測量值與已知值幾乎相同,但內阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內阻測量值總是偏大的原因是___________。(填選項前的字母)A.電壓表內阻的影響
B.滑動變阻器的最大阻值偏小C.R1的實際阻值比計算值偏小
D.R0的實際阻值比標稱值偏大測量次數12345678電壓表V讀數U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改裝表A讀數I/mA20406080100120140160【答案】1.01.66充分利用測得的數據CD【詳解】(1).[1]根據改裝后電表的量程代入解得(2).[2]實物圖如圖所示(3).[3]根據閉合電路的歐姆定律可得故或或或可得[4]因充分利用測得的數據,故減少一次測量的偶然誤差。(4).[5]實驗中,電壓表為標準電壓表,由于電動勢的測量值與已知值幾乎相同,說明電壓表和滑動變阻器對實驗沒有影響。電壓表的變化量和電流表的變化量比值的絕對值為電源內阻和定值電阻之和,當的實際阻值比計算值偏小時,電流表的讀數比實際值偏小,則測得內阻將偏大,C正確。當的實際阻值比標稱值偏大時,算得的電源內阻也偏大,D正確。故選CD。18.(2018·海南·高考真題)某同學利用圖(a)中的電路測量電流表A的內阻RA(約為5Ω)和直流電源的電動勢E(約為10V)。圖中R1和R2為電阻箱,S1和S2為開關,已知電流表的量程為100mA,直流電源的內阻為r。(1)斷開S2,閉合S1,調節R1的阻值,使A滿偏;保持R1的阻值不變,閉合S2,調節R2,當R2的阻值為4.8Ω時A的示數為48.0mA,忽略S2閉合后電路中總電阻的變化,經計算得RA=________Ω;(2)保持S1閉合,斷開S2,多次改變R1的阻值,并記錄電流表的相應示數。若某次R1的示數如圖(b)所示,則此次R1的阻值為________Ω;(3)利用記錄的R1的阻值和相應的電流表示數I,作出I-1-R1圖線,如圖(c)所示,用電池的電動勢E、內阻r和電流表內阻RA表示I-1隨R1變化的關系式為I-1=________,利用圖(c)可求得E=________V。(保留2位有效數字)【答案】5.2148.29.1/8.9/9.0/9.2/9.3/9.4【分析】本題考查是一個半偏法測表頭內阻的實驗,附帶測量電源的電動勢【詳解】(1)[1]因為忽略S2閉合后電路中總電阻的變化,總電流還是為100mA,表頭與R2并聯,電流按電阻成反比分配,即易知RA=5.2Ω(2)[2]由圖可知(3)[3][4]根據閉合電路歐姆定律易得由斜率可求出19.(2018·江蘇·高考真題)一同學測量某干電池的電動勢和內阻.(1)如圖所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路.請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處__________;____________.(2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數I,以及計算的數據見下表:根據表中數據,在答題卡的方格紙上作出關系圖像___________.由圖像可計算出該干電池的電動勢為_________V;內阻為__________Ω.R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A–16.76.05.34.53.8(3)為了得到更準確的測量結果,在測出上述數據后,該同學將一只量程為100mV的電壓表并聯在電流表的兩端.調節電阻箱,當電流表的示數為0.33A時,電壓表的指針位置如圖所示,則該干電池的電動勢應為_______V;內阻應為_____Ω.【答案】(1)①開關未斷開②電阻箱阻值為零(2)圖像如圖所示:1.4(1.30~1.44都算對)1.2(1.0~1.4都算對)(3)1.4(結果與(2)問第一個空格一致)
1.0(結果比(2)問第二個空格小0.2)【詳解】本題考查測量電源電動勢和內電阻實驗,意在考查考生的實驗數據處理能力和誤差分析能力.(1)連接電路時電源應與電路斷開,所以開關要斷開;另一錯誤是電阻箱接入電路的電阻是零,這樣容易燒壞電流表和電源.(2)將數據描點連線,做出一條傾斜的直線.根據閉合電路歐姆定律E=I(R+r)得,所以圖線的斜率表示電源電動勢V=1.37V,截距絕對值表示r=0.4×3.0Ω=1.20Ω;用電壓表與電流表并聯,可測得電流表的內阻,考慮電表內阻對實驗的影響,則E=I(R+RA+r),得,所以圖線的斜率仍表示電動勢,電動勢的準確值為1.37V,圖線的截距表示(RA+r),所以內阻精確值為r=(1.20-0.20)Ω=1.00Ω.點睛:本題考查
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