考查主题二 以测电源为核心的实验

考查主题二以测电源为核心的实验测量电源电动势和内阻的三种常用方案方案伏安法伏阻法安阻法误差分析E测＜E真r测＜r真E测＝E真r测＞r真E测＜E真r测＜r真E测＝E真r测＞r真考查点(一)电路的选择与数据处理1．(2023·湖南省长郡中学月考)某同学要测量“水果电池”的电动势和内阻，提供下列仪器：A．待测“水果电池”(电动势E约为4V，内阻r约为200Ω)B．毫安表A(量程5mA，内阻为RA＝60Ω)C．电压表V(量程4V，内阻约5kΩ)[全取基础考法](2)用改装后的电流表完成实验，应该选择的实验电路是图中的__________(选填“甲”或“乙”)；(3)根据实验数据画出U-I图线，如图丙所示。由图线可得，“水果电池”的电动势E＝________V，内电阻r＝__________Ω。(保留三位有效数字)解析：(1)设毫安表电流为IA，由并联电路的规律可得IARA＝(I－IA)R1，解得I＝5IA，因此改装后的电流表量程为毫安表满偏电流的5倍。(2)由于电流表内阻已知，因此采用题图乙电路可以避免电流表分压带来的误差，故选乙电路。答案：(1)5

(2)乙(3)3.80

175[细节提醒](1)在用改装后的电流表测量时，易忽略电流表的内阻为已知量。(2)根据U-I图像求电源内阻时，易忽略纵坐标的起始点是否为零，从而导致电源内阻计算错误。2．(2023·西安高三调研)一学习小组要测量某蓄电池的电动势和内阻。实验室提供的器材有：待测蓄电池(电动势约2V)电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)电阻箱R(阻值范围0～9999Ω)定值电阻R1(阻值为2Ω)开关及导线若干考查点(二)伏阻法测量电源电动势和内阻(1)该小组按照图甲电路进行实验，在调节R阻值的过程中，发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的可能原因是______________(写出一个原因即可)。(2)该小组提出图乙、丙两种改进方案，应选择________(选填“乙”或“丙”)方案进行实验。解析：(1)由题图甲可知，电压表测的是电阻箱R的电压，示数变化范围比较小，说明电阻箱R的阻值比蓄电池的内阻大得多，也就是蓄电池的内阻太小。(2)题图丙电路图与题图甲电路图类似，题图乙电路图的R1与蓄电池串联，电源的内阻可看作R1＋r，相当于电源的内阻增大了，因此应选题图乙的方案进行实验。答案：(1)蓄电池内阻太小(或电阻箱的阻值太大)

(2)乙(3)1.8

0.38(0.37～0.40均可)[细节提醒](1)使用伏阻法测量电源电动势和内电阻时，电压表示数变化较小，易误认为电阻箱的阻值太小。(2)不能正确书写闭合电路欧姆的表达式，从而无法根据图像求出E和r的大小。3．(2023·榆林高三模拟)某同学用图(a)所示的电路测量电源的电动势和内阻。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为10.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。考查点(三)安阻法测电源的电动势和内阻(1)将电阻箱的阻值调至最__________(选填“大”或“小”)，闭合开关S。(2)闭合开关后，发现无论电阻箱的阻值调到多少，电流表始终没有示数。为查找故障，该同学使用多用电表的电压挡位，将__________(选填“红”或“黑”)表笔始终接触e位置，另一表笔分别试触a、b、c、d四个位置，发现试触a、b、c时电压表有示数，试触d时电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则故障是________(选填选项前的字母)。A．导线ab断路 B．电阻箱断路C．导线cd断路

D．电阻箱短路解析：(1)为保护用电器，在闭合开关S之前，应将电阻箱的阻值调至最大，这样闭合开关时，电路中电流最小。(2)使用多用电表时，电流要从红表笔流入、从黑表笔流出，结合电路中电源的正、负极，可判断，应将红表笔接触e位置；在用电压表检测电路故障的过程中，如果电压表有示数，说明电压表与电源组成的回路是无故障的，否则有故障，因为接d时无示数，说明导线cd断路。答案：(1)大(2)红C

(3)6.1

1.8[细节提醒](1)对多用电表的结构不熟悉，误认为黑表笔接e端；由于对使用电压表分析电路故障的原理不理解，导致不能正确分析故障原因。(2)不能利用闭合电路欧姆定律正确列出等式，导致无法利用图像求得E和r。

1．(2022·天津高考)实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U-I图像如图2所示。[破解创新考法](1)图1的电路图为下图中的________。(选填“A”或“B”)(2)如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图2得到该电池的电动势E＝____________V，内阻r＝__________Ω。(3)实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图2中重新绘制U-I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将________，与纵坐标轴交点的数值将______。(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)解析：(1)通过观察实物图可知电压表接在电源两端，故电路图为B。(2)根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir有U＝－Ir＋E答案：(1)B

(2)4.5

1.8

(3)不变变大[创新分析]根据实验的系统误差对U-I图像进行修正，并对误差进行分析。

2．(2023·银川高三模拟)某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：(1)将器材按如图甲所示连接；(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________端(填“a”或“b”)；(5)为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0，利用现有器材设计实验，在下