高考物理一輪復習 實驗12 測量電源的電動勢和內阻高效演練（含解析）-人教版高三物理試題

測量電源的電動勢和內阻1．在測量一節(jié)干電池電動勢E和內阻r的實驗中，小明設計了如圖甲所示的實驗電路．(1)根據(jù)圖甲所示實驗電路，請在圖乙中用筆畫線代替導線，完成實物圖的連接．(2)實驗開始前，應先將滑動變阻器的滑片P移至________(填“a”或“b”)端．(3)合上開關S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對應的電流表示數(shù)．在同一坐標系內分別描點作出電壓表示數(shù)U和對應的電流表示數(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，作出的U－I圖線是圖丙中的________(填“A”或“B”)線．②S2接1位置時，測出的電池電動勢E和內阻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)實物圖連線如圖所示．(2)為保護電流表，實驗開始前，應將滑片P移至電阻最大的a端．(3)①當S2接1位置時，電壓表與電源并聯(lián)，看作一個等效電源，可知電動勢測量值和內阻的測量值都小于真實值，U－I圖線應是B線．②測出的電池電動勢E和內阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表的分流，結果使電流表的示數(shù)偏?。鸢?1)見解析圖(2)a(3)①B②電流小2．某同學用如圖甲所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內阻r，R為電阻箱．干電池的工作電流不宜超過0.5A．實驗室提供的器材如下：電壓表(量程0～3V，內阻約3kΩ)；電阻箱(阻值范圍0～999.9Ω)；開關、導線若干．甲(1)請根據(jù)圖甲的電路在圖乙中畫出連線，將器材連接成實驗電路．乙(2)實驗時，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)實驗數(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勢E＝________V，內阻r＝________Ω.丙(3)關于這個實驗中存在的誤差以及減小誤差的各種方法，下列說法正確的是()A．電壓表的分流作用引起的誤差屬于偶然誤差B．該同學讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差C．本實驗用圖象法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差D．如果將電壓表的內阻計算在內就可以減小系統(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，解得電動勢E≈2.86V，內阻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A錯誤；該同學讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項B錯誤．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)要測量電壓表的內阻和電源的電動勢，提供的器材有：電源(電動勢約為6V，內阻不計)，電壓表V1(量程0～2.5V，內阻約為2.5kΩ)，電壓表V2(量程0～3V，內阻約為10kΩ)，電阻箱R0(最大阻值為9999.9Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為3kΩ)，滑動變阻器R2(最大阻值為500Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干．(1)在圖(a)中完成實驗電路原理圖的連線；(2)電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2(3)按照下列步驟進行實驗：①閉合開關前，將滑動變阻器和電阻箱連入電路的阻值調至最大；②閉合開關，將電阻箱調到6kΩ，調節(jié)滑動變阻器至適當?shù)奈恢茫藭r電壓表V1的示數(shù)為1.60V，電壓表V2的示數(shù)為2.40V；③保持滑動變阻器連入電路的阻值不變，再將電阻箱調到2kΩ，此時電壓表V1的示數(shù)如圖(b)所示，其示數(shù)為________V，電壓表V2的示數(shù)為1.40V.(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算得到電源的電動勢為________V，電壓表V1的內阻為________kΩ，電壓表V2的內阻為________kΩ.解析(1)由于兩個電壓表的量程都小于電源的電動勢，兩個電壓表串聯(lián)后的總電壓仍然小于電源的電動勢，故應該用滑動變阻器作為保護電阻．如果只是測量電動勢，可以采用如圖甲所示的電路，但是要想計算電壓表V1、電壓表V2各自的內阻，需要將電路改進，設計的電路有圖乙、圖丙所示的兩種；而通過電壓表V1的最大電流約為1mA，通過電壓表V2的最大電流約為0.3mA，故設計的電路應該選擇圖乙．(2)根據(jù)(1)中電路圖的連接，因為電壓表的內阻較大，故滑動變阻器的最大阻值應該大于電壓表V1的內阻，故滑動變阻器應該選擇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)對圖乙，設電壓表V1和電壓表V2的內阻分別為r1、r2，示數(shù)分別為U1、U2，滑動變阻器的電阻調到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)＝