課時(shí)檢測(四十七)測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻(實(shí)驗(yàn)提能課)1．在測一節(jié)干電池(電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻約為2Ω)的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，電壓表和滑動(dòng)變阻器各有兩個(gè)供選擇：A．電壓表量程為15VB．電壓表量程為3VC．滑動(dòng)變阻器為0～20Ω，3AD．滑動(dòng)變阻器為0～500Ω，0.2A電壓表應(yīng)該選________(填“A”或“B”)，這是因?yàn)開_______________________?；瑒?dòng)變阻器應(yīng)該選________(填“C”或“D”)，這是因?yàn)開_____________________________________________________________________________________________。解析：待測干電池電動(dòng)勢約為1.5V，而A電壓表量程為15V，若用A則很難精確讀數(shù)，誤差太大，故電壓表應(yīng)該選B；D滑動(dòng)變阻器電阻太大而額定電流過小，調(diào)節(jié)不方便，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選C。答案：BA電壓表量程過大，讀數(shù)誤差較大CD滑動(dòng)變阻器電阻太大而額定電流過小，調(diào)節(jié)不方便2．在利用伏安法測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)際連線如圖甲所示。(電流表A：0～0.6A,0～3A；電壓表V：0～3V,0～15V)(1)經(jīng)仔細(xì)檢查、診斷知，該圖中有兩處不太合理的連線，這兩處不太合理的連線對應(yīng)的編號(hào)是________。(2)若利用改正后正確的連線圖，實(shí)驗(yàn)后，測得數(shù)據(jù)，并畫出電源的U-I圖像如圖乙。則該電源的電動(dòng)勢為________，電源內(nèi)阻為________。解析：(1)電流表要用0～0.6A量程，電壓表要用0～3V量程，故③、⑤不合理。(2)根據(jù)U-I圖像可得E＝3V，r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝2Ω。答案：(1)③⑤(2)3V2Ω3．要精確測量一個(gè)直流電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，有下列實(shí)驗(yàn)器材可供選擇：A．待測電源(電動(dòng)勢約為4.5V，內(nèi)阻約為2Ω)B．電流表A1(量程為0.6A，內(nèi)阻為1Ω)C．電壓表V1(量程為15V，內(nèi)阻為3kΩ)D．電壓表V2(量程為3V，內(nèi)阻為2kΩ)E．定值電阻R1＝500ΩF．定值電阻R2＝1000ΩG．滑動(dòng)變阻器R(阻值范圍為0～20Ω)H．開關(guān)及導(dǎo)線若干(1)該實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選________，定值電阻應(yīng)選________(均選填器材前面的序號(hào))。(2)在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。(3)若將滑動(dòng)變阻器滑到某一位置，讀出此時(shí)電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，從理論上分析，電源電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r間的關(guān)系式應(yīng)為E＝________。解析：(1)待測電源的電動(dòng)勢約為4.5V，用量程為15V的電壓表V1誤差大，選用量程為3V的電壓表V2，需串聯(lián)電阻擴(kuò)大量程，串聯(lián)的定值電阻R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,U)－1))RV＝1000Ω。故電壓表應(yīng)選D，定值電阻應(yīng)選F。(2)如圖所示。(3)由閉合電路的歐姆定律，對甲圖，有E＝eq\f(3,2)U＋(1Ω＋r)I，對乙圖，有E＝eq\f(3,2)U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(U,2000Ω)))r。答案：(1)DF(2)見解析圖(3)eq\f(3,2)U＋(1Ω＋r)I或eq\f(3,2)U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(U,2000Ω)))r4．(2018·江蘇清江中學(xué)檢測)如圖所示，用伏安法測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，在電路中接一阻值為2Ω的電阻R0作為保護(hù)電阻，通過改變滑動(dòng)變阻器阻值，得到幾組電表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：U(V)1.100.860.700.540.06I(A)0.100.160.200.240.36請完成下列問題(1)本實(shí)驗(yàn)中引起系統(tǒng)誤差的主要因素是______________________。(2)用作圖法在坐標(biāo)系內(nèi)作出UI圖線。(3)利用圖線，測得電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝_______Ω。(4)電動(dòng)勢測量值________真實(shí)值，內(nèi)阻測量值________真實(shí)值(選填“大于”“小于”或“等于”)。解析：(1)由于電壓表的分流，電流表的測量值小于通過電源的總電流，所以引起系統(tǒng)誤差的主要因素為電壓表的分流作用。(2)用平滑曲線連接，如圖所示。(3)圖線的縱截距表示電源的電動(dòng)勢，故E＝1.5V，斜率表示內(nèi)阻與R0之和，故r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))－R0≈2Ω。(4)由題圖可知，相對于電源來說電流表采用外接法，由于電壓表分流作用，電流表測量值偏小，當(dāng)外電路短路時(shí)，電流測量值等于通過電源的電流，電源的UI圖像如圖所示，由圖像可知，電動(dòng)勢測量值小于真實(shí)值，電源內(nèi)阻測量值eq\f(E測,I短)小于真實(shí)值eq\f(E真,I短)。答案：(1)電壓表的分流作用(2)見解析圖(3)1.52(4)小于小于5．(2018·無錫檢測)某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材：一個(gè)滿偏電流為100μA、電阻為2500Ω的表頭，一個(gè)開關(guān)，兩個(gè)電阻箱(0～999.9Ω)和若干導(dǎo)線。(1)由于表頭量程偏小，該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50mA的電流表，則應(yīng)將表頭與電阻箱________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，并將該電阻箱阻值調(diào)為________Ω。(2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動(dòng)勢及內(nèi)阻進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，通過改變電阻R，測得相應(yīng)的電流I，且作相關(guān)計(jì)算后一并記錄如下表：123456R(Ω)95.075.055.045.035.025.0I(mA)15.018.724.829.536.048.0IR(V)1.431.401.361.331.261.20eq\f(1,I)(A－1)66.753.540.333.927.820.8從表格中給定的物理量中任選兩個(gè)作為縱軸和橫軸的變量，在圖乙中作出相應(yīng)圖線；并根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。解析：(1)電流表量程擴(kuò)大為50mA，則應(yīng)與電阻箱并聯(lián)，需并聯(lián)的電阻阻值為：R′＝eq\f(Rg,\f(I,Ig)－1)≈5Ω。(2)由閉合電路的歐姆定律得：E＝I(R＋r＋RA)，則R＝eq\f(1,I)E－(RA＋r)，用描點(diǎn)法作出Req\f(1,I)圖像應(yīng)為一直線，如圖所示；由圖像可知，斜率為電動(dòng)勢，縱截距大小為r＋RA，電動(dòng)勢為E＝eq\f(ΔR,\f(1,ΔI))≈1.53V，RA＝eq\f(RgR′,Rg＋R′)≈5Ω，r＝eq\f(1,I)E－(R＋RA)，代入數(shù)據(jù)得r≈1.8Ω。答案：(1)并聯(lián)5(2)見解析圖1.53(1.51～1.55均可)1.8(1.5～2.1均可)6．(2018·南通、泰州高三一模)用如圖甲所示的電路測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，定值電阻R1＝16Ω。(1)閉合開關(guān)S時(shí)，電壓表V1無讀數(shù)，電壓表V2有讀數(shù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)存在斷路故障，則該故障可能在__________(填“ab”“bc”或“cd”)兩點(diǎn)間。(2)排除故障后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄多組電壓表的示數(shù)U1、U2，如下表所示。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出U2U1圖像。U2/V5.04.54.03.53.02.52.0U1/V0.661.001.331.882.002.322.68(3)由圖像可知，電源電動(dòng)勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝__________Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(4)實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是__________________________。解析：(1)若ab間斷路，電壓表V2無讀數(shù)，若bc間斷路，電壓表V1有讀數(shù)，若cd間斷路，滿足題意。(2)所畫平滑圖線應(yīng)通過盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分居兩側(cè)，相距較遠(yuǎn)的個(gè)別點(diǎn)應(yīng)舍棄，如圖所示。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝U2＋eq\f(U1,R1)(R1＋r)，得出U2＝－eq\f(R1＋r,R1)U1＋E，圖線縱截距等于電動(dòng)勢E＝6.0V，斜率k＝－eq\f(R1＋r,R1)≈－1.5，得出r＝8.0Ω。(4)由于電壓表V1分流，表達(dá)式E＝U2＋eq\f(U1,R1)(R1＋r)中eq\f(U1,R1)表示干路電流存在系統(tǒng)誤差。答案：(1)cd(2)見解析圖(3)6.0(5.8～6.2均可)8．0(7.8～8.2均可)(4)電壓表V1分流7．指針式多用表歐姆擋的內(nèi)部電路是由直流電源、調(diào)零電阻和表頭串聯(lián)而成，現(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測量多用表“×1Ω”擋的內(nèi)部電源的電動(dòng)勢和內(nèi)部總電阻。給定的器材有：待測多用電表，量程為100mA的電流表，最大電阻為20Ω的滑動(dòng)變阻器，鱷魚夾，開關(guān)，導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)過程如下：(1)實(shí)驗(yàn)前將多用電表調(diào)至“×1Ω”擋，將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)旋鈕，使指針指在________(選填“電阻”或“電流”)的零刻度。(2)用鱷魚夾將紅、黑表筆固定在如圖甲所示的兩接線柱上，請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲電路連接完整。(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讀出多用表示數(shù)R、電流表示數(shù)I，求出電流倒數(shù)eq\f(1,I)，記錄在下面的表格中，請根據(jù)表格數(shù)據(jù)在圖乙的坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖。R/Ω4710141820I/×10－3A78.067.060.052.045.043.0eq\f(1,I)/A－112.814.916.719.222.223.2(4)通過圖線可求出多用表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢為________V；內(nèi)部總電阻為________Ω。(5)電流表存在一定的內(nèi)阻，這對實(shí)驗(yàn)結(jié)果________(選填“有影響”“無影響”)。解析：(1)在進(jìn)行歐姆調(diào)零時(shí)，應(yīng)將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指到電阻的零刻度處。(2)根據(jù)測量原理連接電路圖如圖所示：(3)根據(jù)描點(diǎn)法可得出對應(yīng)的圖線如圖所示：(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：I