實(shí)驗(yàn)專題11　第44講　測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

金版教程一輪復(fù)習(xí)物理（創(chuàng)新版）第44講測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻基礎(chǔ)命題點(diǎn)課本原型實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)原理閉合電路的歐姆定律方案一：伏安法(1)依據(jù)：EUIr(2)測(cè)量原理：如圖1，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，測(cè)出兩組I和U的值，利用閉合電路的歐姆定律列方程組可求出E、r。方案二：安阻法(1)依據(jù)：EIRIr(2)測(cè)量原理：如圖2，改變電阻箱的阻值，測(cè)出兩組I和R的值，利用閉合電路的歐姆定律列方程組可求出E、r。方案三：伏阻法(1)依據(jù)：EUr(2)測(cè)量原理：如圖3，改變電阻箱的阻值，測(cè)出兩組U和R的值，利用閉合電路的歐姆定律列方程組可求出E、r。二、實(shí)驗(yàn)器材電池(被測(cè)電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆等。三、實(shí)驗(yàn)步驟(方案一)1連接電路估計(jì)路端電壓和回路中的電流，選擇合適量程的電壓表和電流表，按圖1連接好電路。2測(cè)量與記錄(1)把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到使接入電路的阻值最大的一端。(2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)。用同樣方法測(cè)量幾組I、U值。填入表格。第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/VI/A(3)斷開開關(guān)、拆除電路、整理器材。四、數(shù)據(jù)處理方法一：列方程組求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的大小(以方案一為例)根據(jù)以上三組方程分別求出E、r，再取其平均值作為電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。方法二：用圖象法處理數(shù)據(jù)(1)方案一：由EUIr變形得UEIr。在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、回路電流I為橫軸建立UI坐標(biāo)系，在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(I，U)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后盡量多地通過(guò)這些點(diǎn)作一條直線，不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)，則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即是電源電動(dòng)勢(shì)的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線斜率的絕對(duì)值即為電源的內(nèi)阻r，即r。(2)方案二：由EIRIr變形得：R。根據(jù)數(shù)據(jù)畫出R圖象如圖，則由圖線的截距、斜率可求出E、r。(3)方案三：由EUr變形得：。根據(jù)數(shù)據(jù)畫出圖象如圖，則由圖線的截距、斜率可求出E、r。五、誤差分析1偶然誤差：讀數(shù)不準(zhǔn)引起誤差；用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差。2系統(tǒng)誤差：用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法很簡(jiǎn)單，但系統(tǒng)誤差較大，這主要是由于電壓表和電流表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響而造成的。用這種方法測(cè)電動(dòng)勢(shì)可供選擇的電路有兩種，如圖甲、乙所示。(1)若采用甲圖電路，由于電壓表的分流作用造成誤差，電壓值越大，電壓表的分流越多，對(duì)應(yīng)的I真與I測(cè)的差越大。其UI圖象如圖丙所示。結(jié)論：E測(cè)E真，r測(cè)r真。另外，也可以用等效電路分析，實(shí)際電壓表等效于一個(gè)理想電壓表與一個(gè)電阻并聯(lián)，實(shí)際電流表等效于一個(gè)理想電流表與一個(gè)電阻串聯(lián)。用圖甲進(jìn)行測(cè)量時(shí)，電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分，故實(shí)際測(cè)出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)(r測(cè)，E測(cè))，因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián)，所以r測(cè)小于電池內(nèi)阻r真，因?yàn)橥怆娮鑂斷開時(shí)，a、b兩點(diǎn)間電壓Uab等于電動(dòng)勢(shì)E測(cè)，此時(shí)電源與電壓表構(gòu)成回路，所以UabE真，即E測(cè)r真，此時(shí)如果斷開外電路，則電流為零，電流表兩端電勢(shì)相等，等效電源的電動(dòng)勢(shì)E測(cè)就是電源電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值E真，即E測(cè)E真。六、注意事項(xiàng)1為了使電池的路端電壓變化明顯，應(yīng)選內(nèi)阻稍大些的電池(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)。2在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源，以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重，使得E和r明顯變化。3測(cè)出不少于6組I和U的數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，類似于逐差法，要將測(cè)出的UI數(shù)據(jù)中，第1和第4組為一組，第2和第5組為一組，第3和第6組為一組，分別解出E、r值再求平均值。4在畫UI圖線時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱分布在直線兩側(cè)，可舍棄個(gè)別離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差。5干電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較小，此時(shí)，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖甲所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用。為此，可使縱坐標(biāo)不從零開始而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始)，如圖乙所示，并且把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小。此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，而圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)仍為電動(dòng)勢(shì)。要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r，計(jì)算出電池的內(nèi)阻r。(2019河北唐山一中高考模擬)用圖示的電路測(cè)量一節(jié)蓄電池(電動(dòng)勢(shì)約為2 V)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。蓄電池的內(nèi)阻非常小，為防止滑動(dòng)變阻器電阻過(guò)小時(shí)由于電流過(guò)大而損壞器材，電路中用了一個(gè)保護(hù)電阻R0。除蓄電池、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：A電流表(量程0.6 A、3 A)B電壓表(量程3 V、15 V)C定值電阻(阻值1 ，額定功率5 W)D定值電阻(阻值10 、額定功率10 W)(1)電流表應(yīng)選用的量程是_；電壓表應(yīng)選用的量程是_。(2)定值電阻R0應(yīng)選用的阻值是_。(3)某同學(xué)另外選用了其他規(guī)格的器材，按圖示電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他調(diào)整滑動(dòng)變阻器共測(cè)得5組電流、電壓的數(shù)據(jù)，如下表。請(qǐng)作出蓄電池路端電壓U隨電流I變化的UI圖象，根據(jù)圖象得出蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為_ V(保留三位有效數(shù)字)；內(nèi)阻為_ (保留一位有效數(shù)字)。電流表讀數(shù)I/A1.721.350.980.630.34電壓表讀數(shù)U/V1.881.921.931.981.99解析(1)因電動(dòng)勢(shì)約為2 V，故電壓表量程選3 V。若電流表量程選3 A，為了便于讀數(shù)(應(yīng)使指針半偏及以上)，電流需在1.5 A以上。這樣，電路總電阻應(yīng)在R 1.33 以下，變化范圍太小，不利于滑動(dòng)變阻器操作，所以電流表量程應(yīng)選0.6 A。(2)若定值電阻取10 ，則電路中電流最大不超過(guò)I A0.2 A，電流值不到電流表小量程的，不利于精確讀數(shù)，故定值電阻只能取1 。(3)選取實(shí)驗(yàn)器材，需要綜合考慮，要從“安全可行、測(cè)量精確、便于操作”三個(gè)方面考慮?？v坐標(biāo)不從0開始，可提高圖線精度。描出5個(gè)點(diǎn)后，應(yīng)該用一條直線來(lái)“擬合”坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)。由圖線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)可知E2.025 V，故蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2.03 V，r 0.087 ，故內(nèi)阻為0.09 。答案(1)0.6 A3 V(2)1 (3)如圖所示2.03(2.012.04)0.09(0.08也對(duì))(1)選擇實(shí)驗(yàn)器材要本著安全、可行、精確、方便的原則。(2)圖象中若縱軸和橫軸都從零開始，會(huì)造成圖線過(guò)于水平，求內(nèi)阻時(shí)形成較大誤差。為減小實(shí)驗(yàn)誤差，畫UI圖象時(shí)縱軸可不從零開始。1(2019四川高考模擬)電動(dòng)自行車是一種環(huán)保、便利的交通工具，越來(lái)越受大眾的青睞，為了測(cè)定電動(dòng)車電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路，所用實(shí)驗(yàn)器材有：A電池組(電動(dòng)勢(shì)約為12 V，內(nèi)阻未知)B電流表(量程為300 mA，內(nèi)阻忽略不計(jì))C電阻箱R(0999.9 )D定值電阻R0(阻值為10 )E導(dǎo)線和開關(guān)該同學(xué)部分操作步驟如下：(1)當(dāng)閉合開關(guān)后，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)電阻箱，電流表都沒有示數(shù)，反復(fù)檢查確認(rèn)電路連接完好，該同學(xué)利用多用電表又進(jìn)行了如下操作：斷開電源開關(guān)S。將多用電表選擇開關(guān)置于“1 ”擋，調(diào)零后，將紅、黑表筆分別接在R0兩端，讀數(shù)為10 。將多用電表選擇開關(guān)置于“10 ”擋，調(diào)零后，將紅、黑表筆分別接電阻箱兩接線柱，指針位置如圖2所示，則所測(cè)電阻箱的阻值為_ 。用多用電表分別對(duì)電源和開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電源，開關(guān)均完好。由以上操作可知，發(fā)生故障的元件是_。(2)在更換規(guī)格相同的元件后重新連接好電路。(3)改變電阻箱R的阻值，分別測(cè)出電路中相應(yīng)的電流I。為了保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行且使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確些，電阻箱R的取值范圍應(yīng)為_。A100 300 B40 100 C15 40 (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的R圖象如圖3所示。若直線的斜率為k，在坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)E_，內(nèi)阻r_(用k，b和R0表示)。答案(1)70電流表(3)B(4)R0解析(1)歐姆表表盤讀數(shù)為7，倍率為“10”，故為70 ；在故障檢測(cè)時(shí)，除電流表其余部分均沒有問(wèn)題，故問(wèn)題只能出在電流表處。(3)為減小電流表的讀數(shù)誤差，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)該盡量大于滿偏的三分之一，即電流范圍為：100 mAI300 mA，根據(jù)歐姆定律，總電阻120 R總40 ，扣除定值電阻10 ，即電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻加上電阻箱電阻應(yīng)該大于等于30 而小于等于110 ，由于電流表內(nèi)阻不計(jì)，故應(yīng)該選B。(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有EI(rR0R)，則R，故有：k，b，聯(lián)立解得：E，rR0。2(2019黑龍江哈爾濱三中二模)(1)某同學(xué)根據(jù)如圖甲所示的裝置測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)測(cè)得電壓表的讀數(shù)為U1時(shí)，電阻箱的讀數(shù)為R1；當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U2時(shí)，電阻箱的讀數(shù)為R2，則電源的電動(dòng)勢(shì)E_。(2)為減小電壓表讀數(shù)帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，該同學(xué)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的器材對(duì)原電路稍作了改進(jìn)如圖乙：請(qǐng)根據(jù)電路圖將圖丙器材連接成電路。(3)閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的阻值。得到多組電阻箱接入電路的阻值R和對(duì)應(yīng)的電壓表的示數(shù)U，為了比較準(zhǔn)確地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，該同學(xué)準(zhǔn)備用直線圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)得的多組電阻箱的阻值R和記錄的對(duì)應(yīng)電壓表的讀數(shù)U，作出圖象如圖丁所示，圖線與橫、縱坐標(biāo)軸的截距分別為0.2 1和0.5 V1，定值電阻的阻值R04.5 。則可得該電源的電動(dòng)勢(shì)為_，內(nèi)阻為_。答案(1)(2)圖見解析(3)2 V(4)0.5 解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律：EU1r，EU2r，聯(lián)立可得：E。(2)連接電路如圖所示。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律：EU(rR0)，變形可得：，由圖可知斜率為：k，即，截距為：0.5，解得：E2 V，r0.5 。能力命題點(diǎn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新常見實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新情景(1)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到電表的量程不符合要求。如果電表的內(nèi)阻已知(或可以看成理想電表)，可以利用定值電阻對(duì)電表改裝：擴(kuò)大量程使測(cè)量安全，或者減小電表的量程提高測(cè)量精度。如果這個(gè)量程不符合要求的電表內(nèi)阻未知(如電壓表)，則一般還有另外兩個(gè)同類電表(如兩個(gè)電流表)，這時(shí)可以舍棄這個(gè)內(nèi)阻未知的電表而只使用另外兩個(gè)同類電表(參見以下第2種方法)。(2)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，有時(shí)會(huì)缺少電流表而有兩個(gè)電壓表或者缺少電壓表而有兩個(gè)電流表。這時(shí)可以將其中一個(gè)內(nèi)阻已知的電流表(電壓表)當(dāng)成電壓表(電流表)使用，必要時(shí)可利用給出的定值電阻改變這個(gè)內(nèi)阻已知電表的量程。兩個(gè)同類電表靈活運(yùn)用的關(guān)鍵是：可以轉(zhuǎn)換用途的電表內(nèi)阻必須已知。(2017天津高考)某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r11.0 k，電阻R19.0 k，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個(gè)R03.0 的電阻。(1)按圖示電路進(jìn)行連接后，發(fā)現(xiàn)aa、bb和cc三條導(dǎo)線中，混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的，將開關(guān)S閉合，用多用電表的電壓擋先測(cè)量a、b間電壓，讀數(shù)不為零，再測(cè)量a、a間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是_導(dǎo)線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是_導(dǎo)線斷開。(2)排除故障后，該小組順利完成實(shí)驗(yàn)。通過(guò)多次改變滑動(dòng)變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如圖。由I1I2圖象得到電池的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_。解析(1)a、b間的電壓不為零，說(shuō)明a、a或b、b間有一處導(dǎo)線斷開，若a、a間電壓不為零，說(shuō)明aa導(dǎo)線斷開；若a、a間電壓為零，則一定是bb導(dǎo)線斷開。(2)在給出的圖象中取兩個(gè)點(diǎn)，讀數(shù)分別為I10.12 mA、I260 mA，I10.07 mA、I2200 mA。據(jù)閉合電路歐姆定律知：E(I1I2)(R0r)I1(r1R1)，將上述兩組數(shù)據(jù)代入可得：電動(dòng)勢(shì)E1.41 V，內(nèi)阻r0.57 。答案(1)aabb(2)1.41(1.361.44均可)0.57(0.40.6均可)(1)實(shí)驗(yàn)不論如何創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)原理還是閉合電路的歐姆定律，再結(jié)合電表的改裝原理即可寫出測(cè)量的電學(xué)量之間的函數(shù)關(guān)系。(2)圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)要先據(jù)閉合電路歐姆定律寫出兩個(gè)量之間的函數(shù)表達(dá)式，最后化簡(jiǎn)成一次函數(shù)的形式，從而與圖象對(duì)照得出斜率或截距的表達(dá)式。也可以在圖象上找到兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)代入函數(shù)表達(dá)式解方程組求得。1(2019江蘇南通一模)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來(lái)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，已知定值電阻R116 。(1)閉合開關(guān)S后，電壓表V1無(wú)讀數(shù)，電壓表V2有讀數(shù)，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路中存在斷路故障，則該故障可能在_(選填“ab”“bc”或“cd”)兩點(diǎn)間。(2)排除故障后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄多組電壓表的示數(shù)U1、U2，如下表所示。請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出U2U1圖象。U2/V5.04.54.03.53.02.52.0U1/V0.661.001.331.882.002.322.68(3)由圖可知，電源電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ 。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案(1)cd(2)圖見解析(3)6.0(5.86.2)8.0(7.88.2)解析(1)電壓表V1無(wú)讀數(shù)，電壓表V2有讀數(shù)，說(shuō)明V1未與電源斷開，而V2與電源是連接的，故發(fā)生斷路的是cd。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的圖象如圖所示。(3)根據(jù)電路圖由閉合電路歐姆定律可知：EU1U2r，變形可得：U2EU1，由圖可知，圖象與縱軸的截距表示電動(dòng)勢(shì)，故E6.0 V；圖象的斜率k1.5，解得：r8.0 。2(2019西安高三第三次質(zhì)檢)要測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：A待測(cè)干電池E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V)B電流表A(量程1 mA，內(nèi)阻r1599 )C電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約3 k)D滑動(dòng)變阻器R1(020 ，1 A)E滑動(dòng)變阻器R2(0100 ，1 A)F定值電阻R1 G開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)請(qǐng)根據(jù)提供的器材，在圖甲所示的方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求能盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。電路中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(填器材前面的字母)。(2)根據(jù)電路圖連接好實(shí)物圖，閉合開關(guān)前，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位置，使_；閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，測(cè)出多組干路電流I及電壓表示數(shù)U，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出UI圖象，如圖乙所示，由此得到干電池的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ 。(結(jié)果保留兩位小數(shù))(3)該實(shí)驗(yàn)_(填“存在”或“不存在”)由于電表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差，原因是_。答案(1)電路圖見解析D(2)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大1.50(1.481.51均對(duì))0.84(0.750.85均對(duì))(3)不存在把電流表的內(nèi)阻和干電池等效成一個(gè)新的電源，則電流和電壓的測(cè)量不存在系統(tǒng)誤差解析(1)滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，由于電流表內(nèi)阻很大，量程太小，故電流表需擴(kuò)大量程，所以與定值電阻并聯(lián)，改裝后的電流表量程為IAIg600 mA，內(nèi)阻rg ，所以改裝后的電流表可當(dāng)成定值電阻采用內(nèi)接法以減小誤差，電路圖如圖所示?；瑒?dòng)變阻器接入電器的最小電阻約為Rrg1.5 ，為了調(diào)節(jié)方便，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1。(2)為保護(hù)電表，開始時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大。由閉合電路歐姆定律知EUI(r)，再據(jù)圖象的斜率和截距得E1.50 V，r0.84 。(3)該實(shí)驗(yàn)不存在由于電表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差，因?yàn)榘央娏鞅淼膬?nèi)阻和干電池等效成一個(gè)新的電源，則電流和電壓的測(cè)量不存在系統(tǒng)誤差。課時(shí)作業(yè)1(2019福建廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高考模擬)用圖1所示的電路測(cè)定一節(jié)蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E約為2 V，內(nèi)阻r比較小，為了實(shí)驗(yàn)的方便，電路中串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R0。(1)現(xiàn)有蓄電池、電流表(量程00.6 A)、滑動(dòng)變阻器(020 )、開關(guān)、導(dǎo)線若干，以及下面的器材：A電壓表(03 V) B電壓表(015 V)C定值電阻(2 ) D定值電阻(10 )實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_，R0應(yīng)選用_(均選填相應(yīng)器材前的字母)。(2)圖2是實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，已連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)根據(jù)圖1，補(bǔ)充完成實(shí)物間的連線。(3)某位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作出如圖3所示的UI圖線，可得出蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E_ V，電源內(nèi)電阻r_ 。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (4)采用圖1電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是_。A電流表的分壓作用 B電流表的分流作用C電壓表的分流作用 D電壓表的分壓作用答案(1)AC(2)圖見解析(3)2.05(2.032.07)0.50(0.450.60)(4)C解析(1)電源電動(dòng)勢(shì)約為2 V，所以電壓表應(yīng)選A；電流表量程為0.6 A，如果定值電阻選擇D，電路電流太小，定值電阻應(yīng)選擇C。(2)根據(jù)圖示電路圖連接實(shí)物電路圖，如圖所示。(3)由圖示電源UI圖象可知，電源電動(dòng)勢(shì)：E2.05 V，圖象斜率：k 2.50 ，電源內(nèi)阻：rkR(2.502) 0.50 。(4)由圖示電路圖可知，相對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，電流的測(cè)量值偏小，這是造成實(shí)驗(yàn)誤差的原因，故C正確。2(2019江蘇省丹陽(yáng)高級(jí)中學(xué)高考模擬)為測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，提供的器材如下：A待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約為8 V、內(nèi)阻約為2 )B電壓表V(03 V，內(nèi)阻約為3 k)C電流表A(01 A)D電阻箱R(099999.9 )E滑動(dòng)變阻器(020 )F滑動(dòng)變阻器(0100 )G開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)采用圖甲所示電路測(cè)量電壓表的內(nèi)阻RV。調(diào)節(jié)電阻箱R，使電壓表指針滿偏，此時(shí)電阻箱示數(shù)為R1；再調(diào)節(jié)電阻箱R，使電壓表指針指在滿刻度的一半處，此時(shí)電阻箱示數(shù)為R2。電壓表內(nèi)阻RV_。關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的有_。A實(shí)驗(yàn)中電源可使用待測(cè)電源B閉合開關(guān)S前，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)到最小C調(diào)節(jié)電壓表滿偏時(shí)，電阻箱的阻值是逐漸增大的D實(shí)驗(yàn)中忽略了電源的內(nèi)阻，會(huì)使測(cè)量值偏大(2)若測(cè)得電壓表內(nèi)阻RV3010 ，與之串聯(lián)R_ 的電阻，將電壓表的量程變?yōu)? V。(3)為測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙電路連接完整。實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_(選填“E”或“F”)，并指出產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的一個(gè)原因(寫出一點(diǎn))：_。答案(1)R22R1AD(2)6020(3)圖見解析E電壓表的分流解析(1)設(shè)滿偏電壓為U，則由串、并聯(lián)電路的規(guī)律可知：UR1R2，解得：RVR22R1。由于待測(cè)電源內(nèi)阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，故可選用待測(cè)電源，故A正確；由于采用限流接法，故閉合開關(guān)前，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)到最大，故B錯(cuò)誤；為了保證實(shí)驗(yàn)器材的安全，調(diào)節(jié)電壓表滿偏時(shí)，電阻箱的阻值是逐漸減小的，故C錯(cuò)誤；考慮電源內(nèi)阻r，則中方程應(yīng)改寫為U(R1r)(R2r)，解得電壓表的真實(shí)值RVR22R1r，可見RVRV，即電壓表內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值，故D正確。(2)據(jù)改裝原理可知，解得：R6020 。(3)根據(jù)原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖，如圖所示。由于電源內(nèi)阻較小，為了便于控制滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇E；由圖可知，電路中采用相對(duì)電源的電流表外接法，故由于電壓表的分流使電流表示數(shù)偏小從而產(chǎn)生誤差。3(2020銀川高三質(zhì)檢)某物理課外活動(dòng)小組學(xué)習(xí)了“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”后，自制了一個(gè)橙子電池組，將該電池組接在銘牌為“1.5 V,0.3 A”的小燈泡上，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，用多用電表粗測(cè)該電池組電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，流過(guò)燈泡的電流約為2 mA。為了進(jìn)一步研究小燈泡不亮的原因，該活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，并用多種方法測(cè)量該電池組的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，請(qǐng)協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)。(1)除了開關(guān)和導(dǎo)線等基本器材外，同學(xué)們還準(zhǔn)備了以下器材：A電壓表(03 V) B電壓表(015 V)C電流表(03.0 mA) D電流表(00.6 A)E電阻箱(099.9 ) F電阻箱(09999.9 )實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_；電流表應(yīng)選用_；電阻箱應(yīng)選用_。(均填選項(xiàng)字母)(2)閉合開關(guān)S1和S2，調(diào)節(jié)電阻箱并記錄電阻箱的示數(shù)R0、電流表的示數(shù)I0和電壓表的示數(shù)U0，由此可知電流表的電阻RA為_(用上述量表示)。(3)閉合開關(guān)S1和S2，調(diào)節(jié)R，僅讀出電流I和電壓U，并測(cè)出多組數(shù)據(jù)，作出UI圖線可得出電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，此種辦法測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相比_(填“偏小”“相等”或“偏大”)，測(cè)量的內(nèi)阻值與真實(shí)值相比_(填“偏小”“相等”或“偏大”)。(4)斷開S2閉合S1，僅由多組電流表的示數(shù)和電阻箱的示數(shù)R，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出R圖線為一條傾斜的直線，且該直線的斜率為k，縱截距為b，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)為_，內(nèi)阻為_(用k、b、RA表示)。(5)針對(duì)(3)(4)中所述兩種方法，小組交流討論后發(fā)現(xiàn)_所述方法內(nèi)阻的測(cè)量值更精確。(填“(3)”或“(4)”)答案(1)ACF(2)R0(3)偏小偏小(4)RA(5)(4)解析(1)電池組的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，故實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用03 V量程的A；流過(guò)燈泡的電流約為2 mA，說(shuō)明電源電阻較大，故電流表應(yīng)選用03.0 mA的C；回路中的總電阻阻值至少為 500 ，為了使電表示數(shù)變化明顯，則電阻箱應(yīng)選用F。(2)由電路圖可知，電流表的電阻為RAR0。(3)由圖示可知，伏安法測(cè)電阻相對(duì)于電源來(lái)說(shuō)采用電流表外接法，由于電壓表分流作用，電流表測(cè)量值偏小，當(dāng)外電路短路時(shí)，電流測(cè)量值等于真實(shí)值，電源的UI圖象如圖所示，由圖象可知，電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值小于真實(shí)值，電源內(nèi)阻測(cè)量值小于真實(shí)值。(4)由閉合電路歐姆定律可知，EI(RRAr)變形可得：R因表頭內(nèi)阻已知，故沒有誤差，根據(jù)圖象可知：k，b聯(lián)立解得：E，rRA。(5)在(4)的實(shí)驗(yàn)中，消除了電流表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量的影響，則(4)所述方法內(nèi)阻的測(cè)量值更精確。4.圖a為某同學(xué)測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖。(1)虛線框內(nèi)是用毫安表改裝成電流表的電路。已知毫安表表頭的內(nèi)阻為10 ，滿偏電流為100 mA，電阻R12.5 ，由此可知，改裝后電流表的量程為_ A。(2)實(shí)驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)完成相應(yīng)的填空：將滑動(dòng)變阻器R的滑片移到_端(選填“A”或“B”)，閉合開關(guān)S；多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，記下電壓表的示數(shù)U和毫安表的示數(shù)I；某次測(cè)量時(shí)毫安表的示數(shù)如圖b所示，其讀數(shù)為_ mA；以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作UI圖線，如圖c所示；根據(jù)圖線求得電源的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ 。(結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)答案(1)0.5(2)B681.48(1.471.49之間均可)0.45(0.430.48之間均可)解析(1)根據(jù)電流表改裝原理，改裝后的量程IIgI1Ig，代入數(shù)據(jù)得I0.5 A。(2)為保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器為限流式接法時(shí)，閉合開關(guān)前，電阻應(yīng)調(diào)至最大，故滑片應(yīng)移到B端。毫安表的最小刻度為2 mA，故讀數(shù)為68 mA。UI圖象縱軸的截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，故由圖c可知E1.48 V(1.471.49 V之間均可)，由于橫軸與縱軸的交點(diǎn)縱坐標(biāo)不為0，故不能用縱軸截距與橫軸截距之比求內(nèi)阻。電流表的電阻RA2 ，由EU5I(rRA)，得rRA2.45 ，則r0.45 (0.430.48 均可)。5(2019重慶南開中學(xué)高三4月模擬)為了測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，小劉同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲的電路，R為阻值是R0的定值電阻，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1與U2，如圖乙所示，描繪U1U2圖象。圖象的斜率為k，與縱坐標(biāo)的截距為b，則電源的電動(dòng)勢(shì)E_，內(nèi)阻r_(用字母k、R0、b表示)。為精確測(cè)量，小張同學(xué)改進(jìn)方案，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路。(1)按丙圖連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)到a端。(2)閉合開關(guān)S1，將S2接位置1，改變滑片P的位置，記錄多組電壓表、電流表示數(shù)。(3)將開關(guān)S2接位置2，改變滑片P的位置，記錄多組電壓表、電流表示數(shù)。(4)建立UI坐標(biāo)系，在同一坐標(biāo)系中分別描點(diǎn)作出S2接位置1、2時(shí)的圖象，如圖丁所示。S2接1時(shí)的UI圖線是圖丁中的_(選填“A”或“B”)線。每次測(cè)量操作都正確，讀數(shù)都準(zhǔn)確。由于S2接位置1，電壓表有分流作用，S2接位置2，電流表有分壓作用，分別測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻與真實(shí)值不相等。則由圖丁中的A和B圖線，可得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值E_ V，r_ (結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案(4)B1.501.50解析由圖甲所示電路圖可知，電源