2018年高考物理第一轮复习课时跟踪练：第8章第5讲 实验十：测定电源的电动势和内阻 (含解析)

第八章   恒定电流

第五讲   实验十：测定电源的电动势和内阻

课时跟踪练

1. (2018·秦皇岛模拟)用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：

(a)电流表(量程0.6 A　3 A)；

(b)电压表(量程3 V　15 V)；

(c)定值电阻(阻值1 Ω，额定功率5 W)；

(d)定值电阻(阻值10 Ω，额定功率10 W)；

(e)滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)；

(f)滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω，额定电流1 A)．

(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择________V，电流表的量程应选择________A；R0应选择________Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器．

(2)引起该实验系统误差的主要原因是_____________________

_____________________________________________________.

解析：(1)由于电源是一节干电池(约1.5 V)，所以选量程为3 V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般为几欧，加上保护电阻，最大电流也在1.0 A以下，小于量程3 A的，所以选量程为0.6 A的电流表；由于电池内阻较小，保护电阻不宜太大，选1 Ω的即可，否则会使电流表、电压表读数范围较小，造成较大的误差；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就能很好地控制电路中的电流和电压，因此取0～10 Ω范围．

(2)由于电压表的分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成E测<E真，r测<r真．

答案：(1)3　0.6　1　0～10　(2)电压表的分流

2. (2018·临汾模拟)实验室有量程是0～3 A(内阻较小)的电流表和0～3 V(内阻很大)的电压表，电阻箱R(最大值999.9 Ω)，滑动变阻器R′(0～2 kΩ)，固定电阻R1＝5 Ω，开关S，导线若干，欲测量某一电源的电动势E和内阻r(E略小于3 V，内阻较小)．

(1)由于电源内阻较小，要求固定电阻R1作为等效内阻的一部分，设计电路要求误差尽量小，且便于操作，能达到这一要求的电路是(　　)

(2)用正确的实验电路图得到的实验数据，作出的图象是一条倾斜的直线，其纵截距为b，斜率为k，则电动势E＝________，内阻r＝________(用b、k、R1表示)．

解析：(1)由欧姆定律可知，电路中最大电流为＝0.6 A，电流表量程3 A太大，所以不能采用图A、B、C测量电源输出电流．欲测量电源的电动势E和内阻r，能达到这一要求的电路是D.

(2)由闭合电路欧姆定律，E＝U＋(R1＋r)，变形为＝＋(R1＋r)，图象在纵轴截距b＝；图象斜率k＝(R1＋r)，解得E＝，r＝－R1.

答案：(1)D　(2)　－R1

3. (2018·濮阳模拟)在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中，备有如下器材：

A．电源为干电池(电动势为E，内阻为r)

B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.1 Ω)

C．灵敏电流计G(满偏电流Ig＝200 μA，内阻rg＝500 Ω)

D．滑动变阻器(0～20 Ω，2.0 A)

E．电阻箱R(0～9 999.9 Ω)

F．开关、导线若干

实验电路如图甲．

(1)由于没有电压表，需要把灵敏电流计G改装成量程为2 V的电压表，需串联一个阻值为R＝________ Ω的电阻．

(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至______(选填“a端”“中央”或“b端”)．

(3)图乙为该实验绘出的I1-I2图线(I1为灵敏电流计G的示数，I2为电流表A的示数)，由图线可求得被测电源的电动势E＝__________V(保留三位有效数字)，内电阻r＝________Ω(保留两位有效数字)．

解析：(1)灵敏电流计满偏电流Ig＝200 μA、内阻rg＝500 Ω，根据U＝Ig(rg＋R)，所以需串联一个阻值为9 500 Ω的电阻．

(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至a端，保护电表．

(3)直线与纵轴的交点乘以10－2等于电源电动势，斜率乘以10－2等于电源内阻．

答案：(1)9 500 Ω(或者9.5 kΩ)　(2)a端　(3)1.46　0.79

4. (2018·济宁模拟)(1)用电压表、电流表测定电源的电动势和内阻实验，采用的是下列________电路图．

(2)某同学将V和A测得的数值逐一描绘在坐标纸上，再根据这些点分别画出了图线a与b，如图所示，你认为比较合理的是图线________(选填“a”或“b”)．

(3)根据该图线得到电源电动势的大小是________ V；内阻是________ Ω(结果保留两位小数)．

解析：(1)测定电源的电动势及内阻的实验中，原理是闭合电路的欧姆定律，电压表要测量路端电压，电流表要测量电路中的总电流，所以A、B项错误；为了使内阻测量准确，电流表要采用内接法，所以C项错误，D项正确．

(2)描出点后应用直线把各点连接起来，所以选a.

(3)利用图象纵轴上的截距求得电动势为1.44 V，曲线的斜率绝对值为电源的内阻，约为0.92 Ω.

答案：(1)D　(2)a　(3)1.44　0.92

5. (2018·郑州模拟)用如图所示的电路测定一种特殊电池的电动势和内阻，它的电动势E约为8 V，内阻r约为30 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为40 mA.为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有：

A．电流表A(量程为0.05 A，内阻约为0.2 Ω)

B．电压表V(量程为6 V，内阻为20 kΩ)

C．定值电阻R1(阻值为100 Ω，额定功率为1 W)

D．定值电阻R2(阻值为200 Ω，额定功率为1 W)

E．滑动变阻器R3(阻值范围为0～10 Ω，额定电流为2 A)

F．滑动变阻器R4(阻值范围为0～750 Ω，额定电流为1 A)

G．导线和单刀单掷开关若干

(1)为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选______；滑动变阻器应该选__________(填写器材名称)．

(2)接入符合要求的用电器后，闭合开关S，调节滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流表的示数．取得多组数据，作出了如图所示的图线．根据图线得出该电池的电动势E为______V，内阻r为______Ω(结果保留两位有效数字)．

(3)若所给的电压表已被损坏，其他器材均可使用．重新选择器材，设计电路测定该电池的电动势和内阻．请在虚线框中画出设计的电路图并在上面标明选定器材的名称．

解析：(1)电压表量程为6 V，电池允许输出的最大电流为40 mA，故滑动变阻器接入电路电阻必大于150 Ω，所以滑动变阻器应选R4，保护电阻至少要分压2 V，当电压表示数为零时，保护电阻要分压8 V，所以保护电阻应选阻值为200 Ω的R2.

(2)图线纵轴截距为电池电动势，可得E＝7.8 V.

图线的斜率k＝R2＋r＝ Ω≈229 Ω，得r＝29 Ω.

(3)电压表损坏，至少要测量2次，根据所提供器材，可以考虑用2个单刀单掷开关改变电路总电阻，测出对应电流，得出电池内阻和电动势，所以设计如图所示电路．

答案：(1)R2　R4　(2)7.8(7.7～7.9均对)　29(26～32均对)　(3)见解析图

6. (2018·淄博模拟)某同学要测定一电源的电动势E和内电阻r，实验器材有：一只电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)、一只电阻箱(阻值用R表示)、一只开关和导线若干．该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据．

(1)该同学设计实验的原理表达式是E＝______(用r、I、R表示)；

(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到______(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)，实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为______Ω.

解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是E＝I(R＋r)．

(2)根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值．根据电阻箱的读数规则可知，电阻箱接入电路的阻值为2×10 Ω＋1×1 Ω＝21 Ω.

答案：(1)I(R＋r)　(2)最大值　21

7. (2015·江苏卷)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．

(1)图中电流表的示数为________A.

(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：

请根据表中的数据，在下面的方格纸上作出U-I图线．

由图线求得：电动势E＝______V；内阻r＝______ Ω.

(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为__________________________________________________________．

解析：(1)由题目表格测量数据知，电流表使用0.6 A量程，所以读数为0.44 A.

(2)描点画图，如图所示：根据U＝－Ir＋E可得：电动势为E＝1.6 V；图线的斜率等于内阻r＝1.2 Ω.

(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．

答案：(1)0.44　(2)U-I图象见解析　

1．60(1.58～1.62都对)　1.2(1.18～1.26都对)　(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大