高考物理一轮复习 实验12 测量电源的电动势和内阻高效演练（含解析）-人教版高三物理试题

测量电源的电动势和内阻1．在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路．(1)根据图甲所示实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物图的连接．(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P移至________(填“a”或“b”)端．(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线在纵轴上的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________(填“A”或“B”)线．②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是________(填“电压”或“电流”)表的示数偏________(填“大”或“小”)．解析(1)实物图连线如图所示．(2)为保护电流表，实验开始前，应将滑片P移至电阻最大的a端．(3)①当S2接1位置时，电压表与电源并联，看作一个等效电源，可知电动势测量值和内阻的测量值都小于真实值，U－I图线应是B线．②测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流，结果使电流表的示数偏小．答案(1)见解析图(2)a(3)①B②电流小2．某同学用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，R为电阻箱．干电池的工作电流不宜超过0.5A．实验室提供的器材如下：电压表(量程0～3V，内阻约3kΩ)；电阻箱(阻值范围0～999.9Ω)；开关、导线若干．甲(1)请根据图甲的电路在图乙中画出连线，将器材连接成实验电路．乙(2)实验时，改变电阻箱R的值，记录电压表的示数U，得到若干组R、U的数据．根据实验数据绘出如图丙所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图线．由图象得出电池组的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.丙(3)关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法，下列说法正确的是()A．电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差B．该同学读电压表读数引起的误差属于系统误差C．本实验用图象法处理数据可以减小偶然误差D．如果将电压表的内阻计算在内就可以减小系统误差．解析(2)根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋eq\f(Ur,R)，变换为eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)，结合图象可得图线斜率eq\f(r,E)＝eq\f(0.85,0.40)＝2.125，图线在纵轴上截距eq\f(1,E)＝0.35，解得电动势E≈2.86V，内阻r≈6.07Ω.(3)电压表的分流作用引起的误差属于系统误差，选项A错误；该同学读电压表读数引起的误差属于偶然误差，选项B错误．答案(1)如图所示(2)2.86(2.85～2.87均可)6.07(6.06～6.08均可)(3)CD3．(2019·湖北武汉模拟)现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5V，内阻约为2.5kΩ)，电压表V2(量程0～3V，内阻约为10kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．(1)在图(a)中完成实验电路原理图的连线；(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2(3)按照下列步骤进行实验：①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；②闭合开关，将电阻箱调到6kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60V，电压表V2的示数为2.40V；③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2kΩ，此时电压表V1的示数如图(b)所示，其示数为________V，电压表V2的示数为1.40V.(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表V1的内阻为________kΩ，电压表V2的内阻为________kΩ.解析(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻．如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流约为1mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3mA，故设计的电路应该选择图乙．(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表V1的内阻，故滑动变阻器应该选择R1.(3)题图(b)所示的电压表的最小刻度为0.1V，故估读到0.01V，其读数为2.10V.(4)对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，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，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串并联规律得eq\f(U1,r1)＝eq\f(U2,r2)＋eq\f(U2,R01)，eq\f(U\o\al(′,1),r1)＝