高中物理试题：2021年乙卷物理试题-实验题-电学变试题

【原题-23】

1.一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约L5V）和内阻r

（小于2Q）。图中电压表量程为IV,内阻&=380.0C：定值电阻0=20.0。；

电阻箱R,最大阻值为999.9Q；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：

凡R,

--------------------1|----

SE,r

图（a）

（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选___________c

（填“5.0”或“15.0”）；

（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；

（3）根据图（a）所示电路，用R、R。、“、E和，表示。，得，=

（4）利用测量数据，做，-R图线，如图（b）所示:

（5）通过图（b）可得£=V（保留2位小数），r=Q

（保留1位小数）；

（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E,由此产生

E'-E

的误差为xlOO%%o

E

R、+Rv1（Ry+）r

【答案】15.0②.<J-+.+%I1.55®.1.0

HKy1\Q匕tLlXy1XQ

⑤.5

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电

表满偏电压大，则由并联电路分压可得

UE-U

RvR（）R+r

Rv+4）

代入数据解得

/?=7.5Q

因此选15.0。。

（3）[2]由闭合回路的欧姆定律可得

E=U+蚩（R+D

氏+R°

化简可得

—1—_--&-）-+--&-AHp--।--11---R-y--+-R°Y

UERV7?0EERV%

（5）[3]⑷由上面公式可得

&+&=1=1]iRv+用T」+乙

-r

ERR\9E'EERRE\9E

由图象计算可得

左=0.034V-LQ,〃=0.68VT

代入可得

E»1.55V,r«l.()Q

（6）[5]如果电压表为理想电压表，则可有

—=—I----1----R

UEER)E&

则此时

因此误差为

【变试题-1-基础】

2.“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图A.所示，其中定值电阻阻

值Ri=lQ.

(A)

（1）图A.中A为—传感器，定值电阻凡在实验中起____的作用；

（2）实验测得的路端电压U相应电流/的拟合曲线如图B.所示，由此得到电源电

动势E=V,内阻『C；

（3）实验测得的数据如表所示，则实验中选用的的滑动变阻器最合理的阻值范围

为（）

A.0~5QB.0~20。

C.0~50。D.0~200。

【答案】①・电流②.保护电路③.1.500.28⑤.B

【解析】

【详解】（1）图A中A为电流传感器，定值电阻R在实验中起保护电路的作用；

（2）由U-I图线得到电源电动势E=L5V,内阻「=也=受二盘。=0.28。；

A/1

（3）根据图线的数据,例如当I=0.15A时,U=1.46V,此时滑动变阻器取值为

=故实验中选用的的滑动变阻器最合理的阻值范围为0-

20d故选B.

【变试题-2-基础】

3.某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。

（1）在答题纸相应的方框中画出图乙的电路图____________;

⑵某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流/=A,电压。=

_____V；

（3）实验得到如图所示的两条直线，图中直线I对应电路是图1（选填“甲”

或“乙”);

CZ/V

1.60

1.40

1.20

1.00

0.80

0.60

0.40

0.000.200.400.60I/A

(4)该电池的电动势£=V(保留三位有效数字)，内阻r=C（保留两位

有效数字）。

【答案】①.-----©-----②.0.39〜0.41③.1.29〜1.31

——

④.乙⑤.1.51-1.54⑥.0.52〜0.54

【解析】

【详解】（1）口］图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电

压，则图乙对应的电路图为

⑵⑵［3］一节干电池的电动势一般约为L5V,故电压表量程选择0~3匕电流表量程

选择0~0.6A,所以量表的读数分别为1.30V（1.29〜1.31V均可），0.40A（0.39-

0.41A均可）

（3）⑷由闭合电路欧姆定律可得

U=E-Ir

可得U-/图象的纵轴截距为电源电动势，斜率为电源内阻。图甲中电流表外接，则

实验测得的电源内阻

测量值偏大；图乙中电路

—-G

测量值偏小，但是由于氏，》a,故图乙实验测出的内阻误差更小，故图线I对应

图乙，图线II对应的图甲。

⑷[5]图线H与纵轴的交点为电源的电动势E=1.52V；

[6]在图线I与横轴的交点为短路电流/=2.86A

由

,此实验原理无误差。

【变试题-3-基础】

4.随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。充电宝

可以视为与电池一样的直流电源。一充电宝的电动势约为5V,内阻很小，最大放

电电流为2A,某实验小组测定它的电动势和内阻。他们剥开充电宝连接线的外绝

缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两

根导线空置不用，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流，定值电阻&=3。，

两只数字多用电表M、N,两表均为理想电表，并与开关S连成如图所示电路。

黑导线

充电宝

①图中测量电流的电表是，测量电压的电表是o（均填写

字母“M”或"N”）

②调节滑动变阻器，测得多组人U数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有

误，审视记录的数据，可以发现表中第次的记录数据有误。（填测量次

数的序号）

次数1234567

电流//A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516

电压U/V4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848

③电路中接入段可以达到下列哪个效果。（填选项前的字母）

A.使测电流的电表读数变化明显B.为了更准确地测量充电宝内阻

C.避免使充电宝的放电电流过大D.减小测量电压的电表分流作用

【答案】①.N②.M③.4©.C

【解析】

【分析】

【详解】①口］器件N串联在电路中，测量干路电流，所以N为电流表；

⑵器件M一端接在开关上，另一端接在充电宝的负极，闭合开关后相当于并联在

电源两端，所以M为电压表，测量路端电压；

②⑶题中表格的电流/不断增大，根据闭合电路欧姆定律£可知路端电压

。不断减小，电压表的示数不断减小，所以第4次的记录数据有误；

③⑷因为充电宝的内阻很小，所以电阻4串联在电路中，起保护电路的作用，避

免使充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件。

故选C。

【变试题-4-巩固】

5.用图I所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻（约为1。）。其中R

为电阻箱，电流表的内电阻约为0.1。，电压表的内电阻约为3kC。

--------------

--------------©-

——1|__(<.

E,rS

乙

图1

（1）利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻入所测量的实际是图2

中虚线框所示“等效电源”的电动势E，和内电阻，。若电流表内电阻用（表示，

请你用E、r和RA表示出E，、，，并简要说明理由。

E"RA

T|~~@>

图2

（2）某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图

3中，实线是根据实验数据（图甲：U=IR,图乙：/=§）描点作图得到的U-/图

像；虚线是该电源的路端电压U随电流/变化的U-/图像（没有电表内电阻影响的

理想情况）。

图3

在图3中，对应图甲电路分析的U-/图像是:；对应图乙电路分析的U-

/图像是:

(3)综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图1

中的(填“甲”或"乙”)o

【答案】①.E=E,r+网,理由见解析②.C③.A④.乙

【解析】

【详解】(1)口］将电源和电流表视为等效电源，电源电动势是电源本身具有的属

性，电流表不具有产生电动势的本领，所以等效电源的电动势仍然为

E'=E

而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻，即

/=r+&

(2)⑵对甲图，考虑电表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得

后=。路+%=。+/（r+RA）

变形得

U=—（「+RA）/+E

直接通过实验获得数据，可得

U=-rl+E

图像与纵轴截距均为电源电动势£,虚线对应的斜率大小为广，实线对应的斜率大

小为(r+/?A),所以对应图甲电路分析的U-/图像是C；

⑶对乙图，考虑电表内阻时(即虚线对应的真实情况)，根据闭合电路欧姆定律得

Ur

石=。路+/G=。+（/+*）r=。+〃+UJ-

Hv《

变形得

Rv+rRv+r

直接通过实验获得数据，可得

U=-rI+E

虚线对应的斜率大小为广，实线对应的斜率大小为G」一「<「，虚线对应的纵轴

截距为E，实线对应的纵轴截距为G」一E<E；两图线在。=0时，对应的短路

Rv+r

E

电流均为/短=：，所以对应图乙电路分析的U-/图像是A。

⑶⑷图甲虽然测量的电源电动势准确，但电流表分压较为明显，所以内阻测量的

误差很大；图乙虽然电动势和内阻测量均偏小，但是电压表内阻很大，分流不明

显，所以电动势和内阻的测量误差较小，所以选择图乙可以减小由电表内电阻引起

的实验误差。

【变试题-5-巩固】

6.某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻

约为3k。）、电流表（内阻约为1。）、定值电阻等。

（1）使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“xi”欧姆档测量，示数如图（a）所示，读

数为据此应选择图中的（填“b”或"c”）电路进行实

验。

⑵连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐

（填“增大”或“减小”）；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元

件Y,重复实验。

(a)

⑶图(a)是根据实验数据作出的U-/图线，由图可判断元件(填“X”或

“Y”)是非线性元件。

(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21Q的定值电阻，测量待测电池组

的电动势E和电阻r,如图(b)所示。闭合Si和S2,电压表读数为3.00V；断开

S2,读数为LOOV,利用图(a)可算得E=V,r=C(结果均

(a)

E,r

(b)

【答案】①.10②.b③.增大④.Y（5）.3.20.50

【解析】

【分析】

【详解】选择的是“xl”挡，故元件X的电阻值为10Q。

⑵该电阻值较小，采用电流表外接法，测量误差较小，应选择图中的b电路进行

实验。

⑵⑶滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，测量部分的电压逐渐增大，故电流表的

示数逐渐增大。

⑶⑷元件Y的U-1图线为曲线，是非线性元件。

（4）[5]⑹据图线可知，元件X的电阻为火x=1°。，据闭合电路欧姆定律可得,

闭合Si和S2时电压表示数为有

断开S2时电压表示数为伪，有

E=U,+幺＜r+R）

-Rx

联立代入数据解得E=3.2V,尸0.50Q。

【变试题-6-巩固】

7.用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值心。已知电池的电动势约6V,电

池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表Ai（量程

0~30mA）；电流表A2（量程0~100mA）；电压表V（量程0~6V）；滑动变阻器品

（阻值0~5C）；滑动变阻器上（阻值0~300C）；开关S一个，导线若干条。某同

学的实验过程如下：

I.设计如图所示的电路图

RA

"-----©----'B

H.正确连接电路，将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多

得到如图所示的图线

HL断开开关，将R改接在B、C之间，A与3直接相连，其他部分保持不变。重

复H的步骤，得到另一条图线，图线与横轴/的交点坐标为（h0）,与纵轴

U的交点坐标为（0,Uo）。回答下列问题：

①电流表应选用，滑动变阻器应选用；

②由图的图线，得电源内阻广Q；

③用/o、U。和/■表示待测电阻的关系式Rk，代入数值可得&；

④若电表为理想电表，Rr接在从C之间与接在48之间，滑动变阻器滑片都从

最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围

,电压表示数变化范围。（选填“相同”或“不同”）

【答案】①.A2②.&③.25-/-r⑤.相同⑥,不同

【解析】

【分析】

【详解】由题意可知，电动势为6V,而电阻约为数十欧姆，为了保证实验

的安全，电流表应选择A2；

[2]由电路图可知，滑动变阻器起调节电流的作用，5c的电阻小于待测电阻较多，

故只能选择此；

(2)⑶图像的斜率表示电源的内阻，则可知，内阻为

\U5.5-4.0…

r=----=-------------=2512

M0.06

⑶⑷接Rx改接在B、C之间，由题意可知，等效内阻为

解得

R.=%-r

I。

(4)[5]&接在B、。之间与接在A、8之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到

某同一位置，此时电路中的总电阻相等，故电流表的变化范围相同。

[6]电压表测的是路端电压，两种情况等效内阻不同，故电压表的变化范围不同。

【变试题-7-提升】

8.某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图

甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为标准电压表，E

为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，Ro是标称值为4.0Q的定值电阻。

①已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=100RA、内阻rg=2.0k。，若要改装后的电流表

满偏电流为200mA,应并联一只C(保留一位小数)的定值电阻R；

②根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路；

乙

③某次试验的数据如下表所示：该小组借鉴“研究匀变速直线运动”试验中计算加速

度的方法（逐差法），计算出电池组的内阻LQ（保留两位小数）；为减小

偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是。

④该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果

的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现：电动

势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误，则内

阻测量值总是偏大的原因是o（填选项前的字母）

A.电压表内阻的影响B.滑动变阻器的最大阻值偏小

CR的实际阻值比计算值偏小D.R的实际阻值比标称值偏大

测量次数12345678

电压表V读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46

改装表A读数I/mA20406080100120140160

【答案】①.L。②.③.1.66

④.充分利用测得的数据⑤.CD

【解析】

【分析】

【详解】根据改装后电表的量程

/=4+冬

代入解得

/?,=1.0Q

(2).[2]实物图如图所示

(3).[3]根据闭合电路的欧姆定律

E=U+/(与+r)

可得

故

或

或

或

二电“土心假半当也）=5.66。

4d

可得

r=1.66Q

⑷因充分利用测得的数据，故减少一次测量的偶然误差。

（4）.[5]实验中，电压表为标准电压表，由于电动势的测量值与已知值几乎相同，说

明电压表和滑动变阻器对实验没有影响。电压表的变化量和电流表的变化量比值的

绝对值为电源内阻「和定值电阻凡之和，当"的实际阻值比计算值偏小时，电流

表的读数比实际值偏小，则测得内阻将偏大，C正确。当凡的实际阻值比标称值

偏大时，算得的电源内阻也偏大，D正确。故选CD。

―视频n

【变试题-8-提升】

9.一同学测量某干电池的电动势和内阻.

（1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电

路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处;.

待测干电池开关

（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数/,以及计算的;数据见下表：

根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出尺-：关系图像.由图像可计

算出该干电池的电动势为V；内阻为Q.

/?/Q8.()7.06.05.04.0

//A0.150.170.190.220.26

-/A-16.76.05.34.53.8

I

（3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100

mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电

压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为V；内阻应为

_______Q.

【答案】①.（1）①开关未断开②.②电阻箱阻值为零③.（2）图像

如图所示：

格一致）⑦.1.0（结果比（2）问第二个空格小0.2）

【解析】

【详解】本题考查测量电源电动势和内电阻实验，意在考查考生的实验数据处理能

力和误差分析能力.

（1）连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电

路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源.

（2）将数据描点连线，做出一条倾斜的直线.根据闭合电路欧姆定律E=/（R+r）得

R=E--r,所以图线的斜率表示电源电动势后=女上主义V=1.37V,截距绝对

I6.7-0

值表示L0.4X3.0Q=L20。；用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻

566.0x10-3

Q=0.20Q考虑电表内阻对实验的影响，则E=KR+RA+T）,

RA33x10-3

得R=（七+尸），所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37V,

图线的截距表示（RA+冷,所以内阻精确值为l（1.20-0.20）Q=1.00Q