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1、考点4 实验:测定电源电动势和内阻1.2020山西太原名校定时检测,9分某同学欲测量一电池的电动势和内阻,现有如下器材可供选择:标准电池1(电动势E1=6.0 V,内阻可以忽略)标准电池2(电动势E2=15.0 V,内阻可以忽略)检流计(量程10 A,内阻未知)滑动变阻器(已知总绕线长度为L0,且滑片P移至任意位置对应的绕线长度L可读)定值电阻R0(阻值已知)单刀单掷开关三个,记为S1、S2、S3待测电池(电动势Ex约为6 V,内阻rx)导线若干该同学设计了如图所示的电路去完成实验.两个标准电池只能选一个使用,在图中记为E0.(1)请帮助该同学在虚线框内将电路图补充完整.(2)为了完成实验,标
2、准电池应选择(填“1”或“2”).(3)该同学按照如下步骤完成该实验:将滑片P移至A端,闭合开关S1;保持S3断开,调节滑片P位置,直至闭合开关S2时,示数为0,记录此时滑动变阻器AP段绕线长度L1;保持S3闭合,再调节滑片P位置,直至闭合开关S2时,示数为0,记录此时滑动变阻器AP段绕线长度L2.(4)待测电源电动势Ex的表达式为,待测电源内阻rx的表达式为.(用E0、L0、L1、L2、R0表示)(5)考虑到标准电池有内阻,对上述测量结果进行误差分析.Ex的测量值,rx的测量值.(填“偏大”“偏小”或“无影响”)2.2020江西南昌高三摸底,9分一同学利用如图甲所示的电路测量某干电池的电动势
3、和内阻.(忽略电流表内阻)图甲图乙(1)如图甲所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)前的实验电路.请指出图中在实验操作上存在的两个不妥之处: ; .(2)根据实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,作出R-1I关系图象如图乙所示.由图象得出该干电池的电动势为V,内阻为.3.2020河南洛阳尖子生第一次联考,10分物理课外活动小组自制了一个西红柿电池组,设计了如图的实验电路测定电流表的内阻,并用多种方法测量该电池组的电动势与内阻,请协助完成实验.(1)闭合开关S1和S2,调节电阻箱并记录电阻箱的示数R、电流表(灵敏)的示数I0和电压表的示数U0,由此可知电流表的内阻RA为(用上述测量量
4、表示).(2)闭合开关S1和S2,调节R,读出电流表示数I和电压表示数U,并测出多组数据,作出U-I图线可得出电池组的电动势和内阻,此种办法测量的电动势与真实值相比(填“偏大”“偏小”或“相等”),内阻的测量值与真实值相比(填“偏大”“偏小”或“相等”).(3)断开S1,闭合S2,仅由多组电流表示数I和电阻箱的示数R,利用实验数据作出的1I-R图线为一条倾斜的直线,若该直线的斜率为k,纵截距为b,则该电池组的电动势E=,内阻r=.(用k、b、RA表示)4.2020江西七校联考,8分为测定一电池的电动势和内阻,甲和乙两位同学先后用同一套实验仪器来测量电池的电动势和内阻,其中R、R0分别是电阻箱和
5、定值电阻,R0=2 .实验时甲、乙分别设计了如图甲和乙所示的两个电路,实验记录电阻箱R的阻值以及对应电压表的示数U.据实验记录的数据作出关系图线丙和丁.(1)可以判断图线丁是利用图(填“甲”或“乙”)电路进行实验所作出的.(2)依据实验数据绘出的1U-1R图线如图戊所示,则电源电动势E= V,内阻r= .(计算结果均保留2位有效数字)考点4实验:测定电源电动势和内阻1.(1)如图所示(2分)(2)2(1分)(4)L1L0E0(2分)L1-L2L2R0(2分)(5)偏大(1分)无影响(1分)解析:(1)设计的电路图如答图所示.(2)根据电路的要求,标准电池要比待测电池的电动势大,才符合要求,所以
6、标准电池选2.(4)当S3保持断开,检流计的示数为0时,PA之间的电压UPA=L1L0E0=Ex,所以Ex=L1L0E0;当保持S3闭合,检流计的示数为0时,由欧姆定律可知UPA=L2L0E0=R0ExR0+rx,联立可求得rx=L1-L2L2R0.(5)考虑到标准电池的内阻,则当S3保持断开,检流计的示数为0时,UPA=Ex=L1L0R滑r0+R滑E0L1L0E0,其中r0为标准电池的内阻,R滑为滑动变阻器的最大阻值,可知电动势的测量值偏大,但内阻未受到影响.2.(1)开关未断开(2分)电阻箱的阻值为零(2分)(2)1.36(1.301.44均可)(3分)1.0(0.91.1均可)(2分)解
7、析:(1)根据电路连接规则知,连接电路时要断开开关,电阻箱调节到最大阻值处.因此实验操作上存在开关未断开和电阻箱的阻值为零两个不妥之处.(2)对上述电路,由闭合电路欧姆定律有E=I(r+R),变形为R=E1I-r,对照题给的R-1I图象可知,图线斜率k=E,在纵轴上的截距的绝对值等于干电池的内阻r,所以E=1.36 V,r=1.0 .3.(1)U0I0-R(2分)(2)偏小(2分)偏小(2分)(3)1k(2分)bk-RA(2分)解析:(1)由串并联的知识可得R+RA=U0I0,解得RA=U0I0-R.(2)由闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,由于电压表的分流,电流表测的电流小于经过电池组的电流,
8、导致电动势的测量值与真实值相比偏小,而S1断路时电流表测的电流相当于电路中的总电流,则U-I图象的真实图线与测量图线如图所示,图线斜率的绝对值表示电池组的内阻,故内阻的测量值与真实值相比偏小.(3)由闭合电路欧姆定律可得E=I(RA+R+r),进一步可得1I=1ER+RA+rE,结合题意可得1E=k,RA+rE=b,解得E=1k,r=bk-RA.4.(1) 乙(2分) (2) 2.9(3分) 2.2(3分)解析:(1)对图甲,由闭合电路欧姆定律有UR0=ER+R0+r,可得1U=RER0+R0+rER0,所以图线丙是利用图甲电路进行实验所作出的;对图乙,由闭合电路欧姆定律有UR=ER+R0+r,可得1U=1E+R0+rE1R,所以图线丁是由图乙电路进行实验所作出的.(2)由(1)中分析出的表达式,结合题图戊可知,1E=0.34 V-1,解得E=2.9 V,R0+rE=0.77-0.340.3 A-1,解得r=2.2 .【实验攻略】图象法是处理实验数据的常用方法,在本实验中应先根据实验原理列出等式,再根据图象横、纵轴对应的物理量将等式转化为一次函数关系,电源电动势和内阻可根据图象的物理意义求得.
