2019版高考物理实验增分创新版能力练：实验十 测定电源的电动势和内阻 实验10

1．(2017·江西重点中学联考)利用如图甲所示电路，可用伏安法测定某一电源的电动势和内阻，其中虚线框为用灵敏电流计G改装的电压表V，A为标准电流表，E1为待测电源，S为开关，R为滑动变阻器。

(1)已知灵敏电流计G的满偏电流I g＝200 μA，按图乙所示电路，用半偏法测定灵敏电流计G的内阻r g，其中电阻R4约为1 kΩ。

为使测量值尽量准确，在以下器材中，电源E2应选用________，电阻R3应选用________，电阻R2应选用________。

(填器材前的字母) A．电源(电动势1.5 V)B．电源(电动势6 V)C．电阻箱(0～999.9 Ω)D．滑动变阻器(0～500 Ω)E．电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(0～5.1 kΩ)F．电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(0～51 kΩ)(2)如果所得R3的阻值为300 Ω，则图中被测电流计G的内阻的测量值为________Ω，该测量值________实际值(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)给灵敏电流计G串联一个阻值为________kΩ的电阻就可以将该电流计G改装为量程6 V的电压表。

(4)由(2)确定灵敏电流计的内阻测量值与实际值差异后，将其改装成另一电压表V(甲图虚线框所示)接入甲图电路进而完成甲图实验测量时，电压表V测量值______实际值；电源E1电动势测量值______实际值。

(均填“大于”“小于”或“等于”)★答案★(1)B C F (2)300 小于(3)29.7(4)小于小于解析(1)半偏法测电阻要求保持干路电流几乎不变，因此为了减小实验误差，R2应选阻值大的F，电源应选电动势大的B；由实验原理知灵敏电流计的内阻r g＝R3，故电阻R3应选电阻箱C。

(2)灵敏电流计的内阻r g＝R3＝300 Ω。

闭合开关S2，保持R2不变，调节R3的阻值，电流计的指针半偏时，电路中的总电阻减小，干路电流增大，由并联电路的电流关系知，通过R3的电流大于满偏电流的一半，由欧姆定律知，R3小于R g，故测量值小于实际值。

(3)由欧姆定律得，灵敏电流计G串联电阻阻值R1＝UI g－R g＝6 V200×10－6 A－300 Ω＝29.7 kΩ。

(4)灵敏电流计的内阻测量值小于实际值，改装后电压表V的实际内阻大于理论值，故电压表V的测量值小于实际值；由E＝U－Ir 知，U-I图象中，图象在纵轴的截距表示电源电动势，所以电源电动势的测量值小于实际值。

2．某同学设想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻R x 的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求。

(1)为了测量未知电阻R x的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至________(填“最大”或“最小”)，然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置，保持R2不变，调节R1，当调节R1＝34.2 Ω时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值R x＝________Ω。

(2)为了测量电流表A的内阻R A和电源(内阻忽略不计)的电动势E，他将R1的阻值调到R1＝1.5 Ω，R2调到最大，将开关K2拨至2位置，闭合开关K 1；然后多次调节R 2，并在表格中记录下了各次R 2的阻值和对应电流表A 的读数I ；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：__________________；利用图象中的数据可求得，电流表A 的内阻R A ＝________Ω，电源(内阻忽略不计)的电动势E ＝________V 。

★答案★ (1)最大 34.2 (2)1I ＝R 2E ＋R 1＋R A E 0.5 4解析 (1)为了保护电路，需要将电阻箱的阻值都调至最大。

因为两种情况下电流表示数相同，R x 和R 1等效，所以R x ＝R 1＝34.2 Ω。

(2)根据闭合电路欧姆定律得：E ＝I (R 1＋R 2＋R A )，解得1I ＝1E R 2＋R 1＋R A E ，故1I -R 2图象的斜率为1E ，则纵截距为R 1＋R A E ，代入数据可得：1E ＝1－0.52，R 1＋R A E ＝0.5，解得E ＝4 V ，R A ＝0.5 Ω。

3．某研究小组同学要测量一个未知电源的电动势E 及内阻r 。

手边的实验器材有：待测电源(电动势E 约为4 V ，内阻r 约为0.8 Ω)，电压表V(量程为1 V ，内阻R V 约为1 kΩ)，滑动变阻器R 1(0～10.0 Ω)，滑动变阻器R 2(0～100.0 Ω)，电阻箱R 3(0～99.99 Ω)，电阻箱R 4(0～2.999 kΩ)，定值电阻R 0(阻值为10 Ω)，开关S ，导线若干。

(1)由于电压表V 的量程太小，需将电压表量程扩大为3 V ，则应测量此电压表的内阻R V ，该小组同学依据图甲电路进行测量，步骤如下：①S 断开，使滑动变阻器的滑动片P 处于最左端a ，并将电阻箱的阻值调为零；②闭合S ，将滑动变阻器的滑动片P 由左端缓慢向右滑动，当电压表的读数为满偏值时，滑动片P 停止滑动；③保持滑动变阻器的滑动片P 位置不变，调节电阻箱的阻值使电压表的读数为满偏值的一半时，记下电阻箱的阻值R a ＝995 Ω。

该实验中电阻箱应选用________，滑动变阻器应选用________。

(填入器材所对应的符号)从以上步骤测得的数据可得，要改装成量程为3 V 的电压表，该电压表应串联的分压电阻R b ＝________Ω。

(2)研究小组的同学利用题给的电压表(表盘未改动)串联分压电阻R b 构成量程为3 V 的电压表后，设计了图乙的电路测量电源电动势E 及内阻r 。

为了使电压表的读数随电阻箱的阻值改变而有较大的变化，在干路上连接了一个阻值为R 0的定值电阻，实验过程中通过改变电阻箱的阻值R 得到多组对应电压表的读数值U 。

导出的1U 与1R的函数关系式为____________；由此作出1U -1R 的图象如图丙所示，得到图线的截距为b ，斜率为k 。

则电源电动势的表达式为________；内阻的表达式为________。

★答案★ (1)R 4 R 1 1990(2)1U ＝3(r ＋R 0)E ·1R ＋3E E ＝3b r ＝k b －R 0解析 (1)该实验中电阻箱应选用R 4，滑动变阻器分压接法应选用R 1，由半偏法原理可知电压表内阻R V ＝R a ＝995 Ω，由电表的改装可知该电压表应串联的分压电阻R b ＝3 V －1 V 1 VR a ＝1990 Ω。

(2)由闭合电路欧姆定律E ＝3U ＋3U R (r ＋R 0)，整理得1U ＝3(r ＋R 0)E ·1R ＋3E ，截距b ＝3E ，斜率k ＝3(r ＋R 0)E ，解得E ＝3b ，r ＝k b －R 0。

4．(2016·四川高考)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。

实验器材：待测电源(电动势约3 V ，内阻约2 Ω)，保护电阻R 1(阻值10 Ω)和R 2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R ，电流表A ，电压表V ，开关S ，导线若干。

实验主要步骤：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U 和相应电流表的示数I；③以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线(U、I都用国际单位)；④求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。

回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________。

A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ)B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω)D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。

两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。

A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值。

★答案★(1)A C(2)C(3)ak k－R2解析(1)电压表测量路端电压，测量中为了减小误差，通过电压表的电流越小越好，在量程一样(0～3 V)的情况下，其内阻越大越好，电压表选A；电路中的电流最大值大约为3 V(10＋5)Ω＝200 mA，电流表选C。

(2)滑片从左向右滑动时，电压表示数增大，说明滑片滑动时滑动变阻器接入电路的电阻变大，只有C项的接法符合上述情形。

(3)因为U＝E－I(r＋R2)，所以U-I图线如图所示，斜率的绝对值k＝r＋R2，故r＝k－R2。

横轴截距a＝Er＋R2，则E＝ak。

5. (安徽高考)根据闭合电路欧姆定律，用图甲所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。

图中R0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R0两端的对应电压U12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的。

根据实验数据在1U12-R坐标系中描出坐标点，如图乙所示。

已知R0＝150 Ω，请完成以下数据分析和处理。

(1)图乙中电阻为________Ω的数据点应剔除。

(2)在坐标纸上画出1U12-R关系图线。

(3)图线的斜率是________V－1·Ω－1，由此可得电池电动势E x＝________V。

★答案★(1)80.0 (2)图见解析(3)4.44×10－3(4.42×10－3～4.46×10－3均正确) 1.50(1.49～1.51均正确)解析(1)图中偏离图线较远的点要舍去，所以电阻为80.0 Ω的数据点应剔除。

(2)在坐标纸画一条平滑曲线，如图所示。

(3)图线的斜率k＝1.41－0.70160V－1·Ω－1≈4.44×10－3 V－1·Ω－1，根据闭合电路欧姆定律可得E xR0＋R＋r x＝U12R0，整理得1U12＝R0＋r xR0E x＋1R0E x·R，即1R0E x＝4.44×10－3，则电池电动势E x≈1.50 V。

6．(2015·四川高考)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值R x。

已知电池的电动势约6 V，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A1(量程0～30 mA)；电流表A2(量程0～100 mA)；电压表V(量程0～6 V)；滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)；开关S一个，导线若干条。