高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)12 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻高效演練（含解析）-人教版高三物理試題

測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1．在測(cè)量一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路．(1)根據(jù)圖甲所示實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)?jiān)趫D乙中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物圖的連接．(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至________(填“a”或“b”)端．(3)合上開(kāi)關(guān)S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)．在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖丙所示，兩直線在縱軸上的截距分別為UA、UB，與橫軸的截距分別為IA、IB.①S2接1位置時(shí)，作出的U－I圖線是圖丙中的________(填“A”或“B”)線．②S2接1位置時(shí)，測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是________(填“電壓”或“電流”)表的示數(shù)偏________(填“大”或“小”)．解析(1)實(shí)物圖連線如圖所示．(2)為保護(hù)電流表，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)將滑片P移至電阻最大的a端．(3)①當(dāng)S2接1位置時(shí)，電壓表與電源并聯(lián)，看作一個(gè)等效電源，可知電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值和內(nèi)阻的測(cè)量值都小于真實(shí)值，U－I圖線應(yīng)是B線．②測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表的分流，結(jié)果使電流表的示數(shù)偏?。鸢?1)見(jiàn)解析圖(2)a(3)①B②電流小2．某同學(xué)用如圖甲所示的電路測(cè)量?jī)晒?jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，R為電阻箱．干電池的工作電流不宜超過(guò)0.5A．實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電阻箱(阻值范圍0～999.9Ω)；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．甲(1)請(qǐng)根據(jù)圖甲的電路在圖乙中畫(huà)出連線，將器材連接成實(shí)驗(yàn)電路．乙(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變電阻箱R的值，記錄電壓表的示數(shù)U，得到若干組R、U的數(shù)據(jù)．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖丙所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖線．由圖象得出電池組的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.丙(3)關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)中存在的誤差以及減小誤差的各種方法，下列說(shuō)法正確的是()A．電壓表的分流作用引起的誤差屬于偶然誤差B．該同學(xué)讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差C．本實(shí)驗(yàn)用圖象法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差D．如果將電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)就可以減小系統(tǒng)誤差．解析(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律得E＝U＋eq\f(Ur,R)，變換為eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)，結(jié)合圖象可得圖線斜率eq\f(r,E)＝eq\f(0.85,0.40)＝2.125，圖線在縱軸上截距eq\f(1,E)＝0.35，解得電動(dòng)勢(shì)E≈2.86V，內(nèi)阻r≈6.07Ω.(3)電壓表的分流作用引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該同學(xué)讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．答案(1)如圖所示(2)2.86(2.85～2.87均可)6.07(6.06～6.08均可)(3)CD3．(2019·湖北武漢模擬)現(xiàn)要測(cè)量電壓表的內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢(shì)，提供的器材有：電源(電動(dòng)勢(shì)約為6V，內(nèi)阻不計(jì))，電壓表V1(量程0～2.5V，內(nèi)阻約為2.5kΩ)，電壓表V2(量程0～3V，內(nèi)阻約為10kΩ)，電阻箱R0(最大阻值為9999.9Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為3kΩ)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為500Ω)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．(1)在圖(a)中完成實(shí)驗(yàn)電路原理圖的連線；(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(選填“R1”或“R2(3)按照下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①閉合開(kāi)關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器和電阻箱連入電路的阻值調(diào)至最大；②閉合開(kāi)關(guān)，將電阻箱調(diào)到6kΩ，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至適當(dāng)?shù)奈恢?，此時(shí)電壓表V1的示數(shù)為1.60V，電壓表V2的示數(shù)為2.40V；③保持滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不變，再將電阻箱調(diào)到2kΩ，此時(shí)電壓表V1的示數(shù)如圖(b)所示，其示數(shù)為_(kāi)_______V，電壓表V2的示數(shù)為1.40V.(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到電源的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______V，電壓表V1的內(nèi)阻為_(kāi)_______kΩ，電壓表V2的內(nèi)阻為_(kāi)_______kΩ.解析(1)由于兩個(gè)電壓表的量程都小于電源的電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)電壓表串聯(lián)后的總電壓仍然小于電源的電動(dòng)勢(shì)，故應(yīng)該用滑動(dòng)變阻器作為保護(hù)電阻．如果只是測(cè)量電動(dòng)勢(shì)，可以采用如圖甲所示的電路，但是要想計(jì)算電壓表V1、電壓表V2各自的內(nèi)阻，需要將電路改進(jìn)，設(shè)計(jì)的電路有圖乙、圖丙所示的兩種；而通過(guò)電壓表V1的最大電流約為1mA，通過(guò)電壓表V2的最大電流約為0.3mA，故設(shè)計(jì)的電路應(yīng)該選擇圖乙．(2)根據(jù)(1)中電路圖的連接，因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻較大，故滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)該大于電壓表V1的內(nèi)阻，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇R1.(3)題圖(b)所示的電壓表的最小刻度為0.1V，故估讀到0.01V，其讀數(shù)為2.10V.(4)對(duì)圖乙，設(shè)電壓表V1和電壓表V2的內(nèi)阻分別為r1、r2，示數(shù)分別為U1、U2，滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)到r，由閉合電路的歐姆定律，得E＝U1＋U2＋(eq\f(U2,r2)＋eq\f(U2,R01))r，E＝Ueq\o\al(′,1)＋Ueq\o\al(′,2)＋(eq\f(U\o\al(′,2),r2)＋eq\f(U\o\al(′,2),R02))r，其中R01＝6kΩ，R02＝2kΩ，對(duì)電壓表V1和電壓表V2所在的電路，由串并聯(lián)規(guī)律得eq\f(U1,r1)＝eq\f(U2,r2)＋eq\f(U2,R01)，eq\f(U\o\al(′,1),r1)＝