适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第10章电路及其应用第5讲实验测量电源的电动势和内阻

第5讲实验:测量电源的电动势和内阻1.(2023浙江6月选考)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中(1)部分连线如图甲所示,导线a端应连接到(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上。正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图乙所示,其示数为V。

(2)测得的7组数据已标在如图丙所示U-I坐标系上,用作图法求干电池的电动势E=V和内阻r=Ω。(计算结果均保留2位小数)

丙2.(2022湖北卷)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为mm。再用游标卡尺测得其长度L。

甲乙(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图乙中电流表量程为0~0.6A、内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。首先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,实验数据见下表。R/ΩI/A1I/A-5.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50根据表中数据,在图丙中绘制出1I-R图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得Rx=Ω(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ=(用D、L、Rx表示)得到该圆柱形电阻的电阻率。丙(3)该小组根据图乙的电路和图丙的1I-R图像,还可以求得电源电动势E=V,内阻r=Ω。(结果均保留2位有效数字(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该圆柱形电阻的测量值会(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

3.(2024广东梅州模拟)用一张锌片和一张铜片,中间夹一张浸过盐水的纸,并从锌片和铜片各引出一个电极,这样就组成了一个电池。为研究该电池的特性,某同学进行了以下实验:(计算结果均保留3位有效数字)(1)将电池组按图甲所示接入电路,图中电流表的量程为0~10mA,内阻为100Ω;(2)闭合开关,调节电阻箱的阻值,发现当R=100Ω时,电流表的示数I如图乙所示,则I=mA;

(3)反复调节电阻箱的阻值,读出多组电流表的示数I算出1I的值和对应电阻箱的阻值R,并在图中描出了相应的数据点,请利用已描出的点绘出1I(4)由图绘出的1I-R图线可知,该电池组的电动势为V,内阻为Ω。4.(2024广东梅州模拟)某同学利用图甲的电路图测量电源的电动势(E)和内阻(r)。图中V为理想电压表,R为电阻箱。(1)开关S闭合前,将电阻箱阻值调到(选填“最大”或“最小”)。

(2)开关S闭合后,调节电阻箱,分别记录下电阻箱阻值R和电压表示数U,记录多组数据后,作出1U-1R图像,如图乙所示。根据图乙可得电源的电动势E=,内阻(3)若电压表的内阻不是无穷大,则该方法测得的电源电动势,电源内阻。(均选填“偏大”或“偏小”)

5.(2024广东广州模拟)某实验小组准备探究电极间距、电极插入深度对水果电池的电动势和内阻的影响,实验小组在市场上购买了品种、大小和成熟程度几乎相同的苹果,成员设计了两个方案测量苹果电池的电动势E和内阻r,电路原理图如图甲所示,实验室可供器材如下:电压表(量程0~15V,内阻约15kΩ);电流表(量程0~0.6A,内阻约0.125Ω);微安表(量程0~200μA,内阻约1000Ω);滑动变阻器(最大阻值100Ω,最大电流2A),电阻箱(0~99999Ω),开关、导线若干。(1)查阅资料知道苹果电池的电动势约为1V,内阻约为几千欧,经过分析后发现方案甲不合适,则下列关于方案甲不合适的原因正确的是。

A.滑动变阻器起不到调节电路的作用B.电流表量程不够大C.电压表分流明显导致测量误差偏大D.电压表示数达不到量程的三分之一(2)实验小组根据方案乙进行实验,根据数据作出1I-R图像如图丙所示,已知图像的斜率为k,纵坐标截距为b,电表内阻为rg,可求得被测电池的电动势E=,内阻r=。(3)改变电极间距、电极插入深度重复实验,测得数据如表所示。序号电极插入深度h/cm电极间距d/cm电动势E/V内阻r/Ω1421.01659812441.05695083221.08311073分析以上数据可知水果电池电动势与电极插入深度和电极间距(选填“均有关”或“均无关”);电极插入越深,水果电池内阻越;电极间距越大,水果电池内阻越。

参考答案第5讲实验:测量电源的电动势和内阻1.答案(1)B1.20(2)1.501.04解析(1)电压表应直接测量路端电压,故导线a端接到B接线柱上。电压表示数为1.20V。(2)将图像向外延伸,与纵轴的交点即为电源的电动势E=1.50V,图像的斜率即为电源的内阻r=1.50-1.002.答案(1)3.700(2)6.0π(3)123.0(4)偏大解析(1)用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,其读数为3.5mm+20.0×0.01mm=3.700mm。(2)(3)由电路可知,当将S2置于位置1,闭合S1时,有E=I(RA+R0+r+R),即1I=1ER+RA+R0+rE,由图丙可知1E=4.9-2.035,解得E=12V,RA+R0+rE=2,解得r=3.0Ω,再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400A,则E=I'(r+R0(4)因电源电动势变小,内阻变大,则电流表的读数变小,根据表达式E=I'(r+R0+RA+Rx),得到的Rx的值偏大,即Rx测量值偏大。3.答案(2)6.0(3)见解析图(4)1.47(1.44~1.49均可)47.0(44.0~49.0均可)解析(2)电流表的示数为6.0mA。(3)绘出1I-R(4)由闭合电路欧姆定律得E=I(R+RA+r)即1I=由1I-R图线可知1RA+解得E=1.47V,r=47.0Ω。4.答案(1)最大(2)1b1a解析(1)为了保证电源安全,电阻箱阻值应调到最大。(2)根据闭合电路欧姆定律有E=U+UR整理得1结合图乙得E=1b,r=1(3)若电压表的内阻不是无穷大,根据闭合电路欧姆定律有E=U+UR整理得1结合图乙得E=1r=1故测得的电源电动势偏小,电源内阻偏小。5.答案(1)AD(2)1kbk-rg(3)均有关解析(1)滑动变阻器最大阻值只有100Ω,而苹果电池的内阻约为几千欧,则滑动变阻器起不到调节的作用,故A正确;苹果电池的电动势约为1V,内阻约为几千欧,由闭合电路的欧姆定律可知,电路最大电流不会超过0.001A=1mA,则电流表几乎没有示数,故B错误;电压表内阻远大于滑动变阻器的电阻,电压表的分流不明显,故C错误;苹果电池的电动势约为1V,电压表示数达不到量程的三分之一,故D正确。(2)根据图乙电路图,由闭合电路欧姆定律有E=I(r+rg