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    [精] 新教材高中物理必修第三冊(cè)分層提升講義15 B實(shí)驗(yàn):電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量 中檔版(含解析)

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    新教材高中物理必修第三冊(cè)分層提升講義15 B實(shí)驗(yàn):電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量 中檔版(含解析)第1頁
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    新教材高中物理必修第三冊(cè)分層提升講義15 B實(shí)驗(yàn):電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量 中檔版(含解析)

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    這是一份新教材高中物理必修第三冊(cè)分層提升講義15 B實(shí)驗(yàn):電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量 中檔版(含解析),共38頁。
    ?實(shí)驗(yàn):電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量
    知識(shí)點(diǎn):實(shí)驗(yàn):電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量
    一、測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    1.伏安法:由E=U+I(xiàn)r知,只要測(cè)出U、I的兩組數(shù)據(jù),就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程,從而解出E、r,用到的器材有電池、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表,電路圖如下圖所示.

    2.伏阻法:由E=U+r知,如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程,就能解出E、r,用到的器材是電池、開關(guān)、電阻箱、電壓表,電路圖如下圖所示.

    3.安阻法:由E=IR+I(xiàn)r可知,只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程,就能解出E、r,用到的器材有電池、開關(guān)、電阻箱、電流表,電路圖如下圖所示.

    二、實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析
    1.實(shí)驗(yàn)步驟(以伏安法為例)
    (1)電流表用0~0.6 A量程,電壓表用0~3 V量程,按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路.
    (2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端,使其接入電路中的阻值最大.
    (3)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表有明顯的示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣的方法測(cè)量幾組I、U值.
    (4)斷開開關(guān),整理好器材.
    (5)處理數(shù)據(jù),用公式法或圖像法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.
    2.?dāng)?shù)據(jù)分析
    (1)公式法
    依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)如表所示:
    實(shí)驗(yàn)序號(hào)
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    I/A
    I1
    I2
    I3
    I4
    I5
    I6
    U/V
    U1
    U2
    U3
    U4
    U5
    U6

    分別將1、4組,2、5組,3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1,E2、r2,E3、r3,求出它們的平均值作為測(cè)量結(jié)果.
    E=,r=.
    (2)圖像法
    ①根據(jù)多次測(cè)出的U、I值,作U-I圖像;
    ②將圖線兩側(cè)延長(zhǎng),縱軸截距的數(shù)值就是電池電動(dòng)勢(shì)E;
    ③橫軸截距(路端電壓U=0)的數(shù)值就是短路電流;
    ④圖線斜率的絕對(duì)值等于電池的內(nèi)阻r,即r==,如下圖所示.

    三、注意事項(xiàng)與誤差分析
    1.為使電池的路端電壓有明顯變化,應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表.
    2.實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過大,且讀數(shù)要快,讀完后立即切斷電源,防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r的明顯變化.
    3.當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時(shí),作圖像時(shí),縱軸單位可取得小一些,且縱軸起點(diǎn)可不從零開始.
    如下圖所示,此時(shí)圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢(shì)E,但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流,內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)用r=||求出.

    4.誤差分析
    (1)偶然誤差:主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確.
    (2)系統(tǒng)誤差:主要原因是電壓表的分流作用,使得電流表上讀出的數(shù)值比流過電源的電流偏小一些.U越大,電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大,將測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況在U-I坐標(biāo)系中表示出來,如下圖所示,可見E測(cè)<E真,r測(cè)<r真.

    技巧點(diǎn)撥
    一、選擇儀器時(shí)注意掌握的原則
    1.安全性原則,即一定要保證儀器的安全,對(duì)電表來講不超量程,對(duì)滑動(dòng)變阻器來講不能超其額定電流.
    2.精確性原則,即要保證測(cè)量時(shí)讀數(shù)精確,對(duì)電表來講在不超量程的前提下,盡量選用小量程的,對(duì)歐姆表來講盡量讓指針指在中值刻度附近.
    3.方便性原則,此原則主要針對(duì)滑動(dòng)變阻器來講,在滑動(dòng)變阻器控制電路時(shí),電路的電壓、電流的變化范圍要盡可能大,以便獲取多組測(cè)量值.
    二、伏阻法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
    1.電路圖:如圖甲所示
    2.實(shí)驗(yàn)原理:E=U+r
    3.?dāng)?shù)據(jù)處理
    (1)計(jì)算法:由解方程組可求得E和r.
    (2)圖像法:由E=U+r得:=+·.故-圖像的斜率k=,縱軸截距為,如圖乙.

    圖甲         圖乙  
    三、安阻法測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
    1.電路圖:如下圖所示.

    2.實(shí)驗(yàn)原理:E=IR+I(xiàn)r.
    3.?dāng)?shù)據(jù)處理
    (1)計(jì)算法:由
    解方程組求得E,r.
    (2)圖像法:由E=I(R+r)得:=R+,可作-R圖像(如圖甲)
    -R圖像的斜率k=,縱軸截距為
    又R=E·-r,可作R-圖像.(如圖乙)
    R-圖像的斜率k=E,縱軸截距為-r.

    例題精練
    1.(蚌山區(qū)校級(jí)模擬)測(cè)定某種特殊電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。其電動(dòng)勢(shì)E約為十幾伏,內(nèi)阻r約為幾歐姆。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有
    A.量程為10mA、內(nèi)阻未知的電流表G;
    B.電阻箱R1(0~9999.9Ω);
    C.電阻箱R2(0~999.9Ω);
    D.滑動(dòng)變阻器R3(0~100Ω);
    E.滑動(dòng)變阻器R4(0~2000Ω);
    F.開關(guān)2只,導(dǎo)線若干。

    (1)先用如圖所示甲的電路來測(cè)定電流表G內(nèi)阻。補(bǔ)充完成實(shí)驗(yàn):
    ①為確保實(shí)驗(yàn)儀器安全,滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選取  R4?。ㄟx填““R3”或“R4”);
    ②連接好電路,斷開S1、S2,將R′的滑片滑到  a?。ㄟx填“a”或“b”)端;
    ③閉合S,調(diào)節(jié)R′,使電流表G滿偏;
    ④保持R′不變,再閉合S2,調(diào)節(jié)電阻箱電阻R1=20.0Ω時(shí),電流表G的讀數(shù)為5mA;
    ⑤調(diào)節(jié)電阻箱時(shí),干路上電流可視為幾乎不變,則測(cè)定的電流表G內(nèi)阻Rg= 20.0 Ω。
    (2)按圖乙連接電路,將電阻箱R1的阻值調(diào)為R0=1180.0Ω。再閉合開關(guān)S1、S2多次調(diào)節(jié)電阻箱R2,記錄每次電阻箱的阻值R2及對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I。作出﹣圖象如圖丙所示,由兩次操作測(cè)得的數(shù)據(jù)求得電池的電動(dòng)勢(shì)為  12.0 V,內(nèi)阻為  3.2 Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。
    【分析】(1)①根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)與電流表量程求出電路最小總電阻,然后選擇滑動(dòng)變阻器。
    ②滑動(dòng)變阻器采用限流接法時(shí),為保護(hù)電路,閉合開關(guān)前滑片要置于阻值最大處。
    ⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)求出電流表內(nèi)阻。
    (2)根據(jù)圖示電路圖應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)圖示圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻。
    【解答】解:
    第一步:電路最小總電阻約為:R===1200Ω阻器R'應(yīng)該選取R4.
    第二步:滑動(dòng)變阻器采用限流接法,為保護(hù)電路,連接好電路,斷開S1、S2,將R'的滑片滑到a端。
    第五步:由實(shí)驗(yàn)步驟三、四可知,流過電阻箱R1的電流與流過電流表的電流相等,電阻箱與電流表并聯(lián),由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知,電流表內(nèi)阻等于電阻箱接入電路的阻值,電流表內(nèi)阻Rg=R1=20.0Ω.
    2.由圖乙所示電路圖可知,電源電動(dòng)勢(shì):
    E=U+
    整理得

    根據(jù)﹣圖像可知斜率k=,
    代入數(shù)據(jù)解得:E≈12.0V,r≈3.2Ω
    故答案為:(1)R4;a;20.0.;(2)12.0,3.2
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻以及半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的方法,理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的前提與關(guān)鍵,根據(jù)圖示電路圖應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,然后根據(jù)圖示圖象可以求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻。

    隨堂練習(xí)
    1.(柯橋區(qū)模擬)多用電表是實(shí)驗(yàn)室中常用的測(cè)量?jī)x器,如圖甲所示為多量程多用電表示意圖。
    (1)通過一個(gè)單刀多擲開關(guān)S,接線柱B可以分別與觸點(diǎn)1、2、3、4、5、6接通,從而實(shí)現(xiàn)使用多用電表測(cè)量不同物理量的功能。關(guān)于此多用電表,下列說法中正確的是 BC??;
    A.圖中B是紅表筆
    B.當(dāng)S接觸點(diǎn)1或2時(shí),多用電表處于測(cè)量電流的擋位,且接1時(shí)的量程比接2時(shí)大
    C.當(dāng)S接觸點(diǎn)3時(shí),多用電表處于測(cè)量電阻的擋位,倍率越大,滑動(dòng)變阻器接入阻值越大
    D.當(dāng)S接觸點(diǎn)5或6時(shí),多用電表處于測(cè)量電壓的擋位,且接5比接6時(shí)量程大

    (2)實(shí)驗(yàn)小組用多用電表測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。器材有:待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約為8V),定值電阻R0=8.0Ω,多用表一只,電阻箱一只。連接實(shí)物如圖乙所示,測(cè)量時(shí)應(yīng)將多用電表選擇開關(guān)調(diào)到直流電壓 10V?。ㄟx填“2.5V”或“10V”)擋;
    (3)測(cè)得并記錄多組數(shù)據(jù)后,得到對(duì)應(yīng)的圖,如圖丙所示,則電源電動(dòng)勢(shì)E= 8.33 V,內(nèi)阻r= 1.00 Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
    【分析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作原理與步驟判斷各選項(xiàng);
    (2)被測(cè)量的電源電動(dòng)勢(shì)約為8V,故測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇電壓“10V”擋;
    (3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律與圖象關(guān)系求得E與r。
    【解答】解:(1)A、圖中B接3、4接線柱時(shí),由于B連接的是電源正極,根據(jù)電流從紅表筆流入,從黑表筆流出,因此B為黑表筆,故A錯(cuò)誤;
    B、當(dāng)S接觸點(diǎn)1或2時(shí),且電路中沒有電源,由于表頭和電阻并聯(lián),故改裝成了電流表,且接1時(shí)左邊的電阻為分流電阻,即一個(gè)電阻為分流電阻;接2時(shí)兩個(gè)電阻串聯(lián)后為分流電阻,所以S接1時(shí)分流電阻小,故接1時(shí)的量程更大,故B正確;
    C、當(dāng)S接點(diǎn)3時(shí),電表內(nèi)部有電源,故多用表為歐姆表,倍率越大時(shí),同樣的待測(cè)電阻時(shí)表頭指針偏轉(zhuǎn)越小,歐姆表的內(nèi)阻越大,接入的滑動(dòng)變阻器阻值越大,故C正確;
    D、當(dāng)開關(guān)S接5或6時(shí),多用表為電壓擋,但接5時(shí)分壓電阻為一個(gè)電阻,即左邊的電阻;接6時(shí)兩個(gè)電阻串聯(lián)后的總電阻為分壓電阻,所以接6時(shí)分壓電阻的阻值要大,故接6時(shí)量程更大,故D錯(cuò)誤。
    故選BC
    (2)被測(cè)量的電源電動(dòng)勢(shì)約為8V,故測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇電壓“10V”擋;
    (3)根據(jù)丙圖和閉合電路歐姆定律可知:整理可得:結(jié)合圖像的截距和斜率可知:
    b==0.66,k==
    解得:E=8.33V,r=1.00Ω
    故答案為:(1)BC(2)10V(3)8.33,1.00
    【點(diǎn)評(píng)】根據(jù)電源電壓等于路端電壓與內(nèi)電壓之和,列式變形后結(jié)合圖象斜率與截距求得E與r。
    2.(香坊區(qū)校級(jí)三模)在“測(cè)定電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供如下器材:
    A.待測(cè)電池組(電動(dòng)勢(shì)約為3V,內(nèi)阻約為1Ω)
    B.電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)
    C.電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約為10kΩ)
    D.電流表(量程0~3A,內(nèi)阻約為0.2Ω)
    E.滑動(dòng)變阻器(0~10Ω,額定電流2A)
    F.滑動(dòng)變阻器(0~20Ω,額定電流1A)
    G.開關(guān)、導(dǎo)線若干。

    (1)為使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,圖甲中應(yīng)選用的電路圖為  a?。ㄟx填“a”或“b”),電壓表應(yīng)選用  C?。ㄟx填“B”或“C”);滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用  E?。ㄟx填“E”或“F”);
    (2)閉合開關(guān)前,(1)中選用的電路圖的滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)該置于  左 端(選填“左”或“右”);
    (3)利用正確的電路,選擇正確合理的儀器進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)不同的電流值,電壓表示數(shù)變化范圍比較小,描點(diǎn)作出了如圖乙所示的圖像,出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是  C 。
    A.電壓表分流
    B.電流表分壓
    C.滑動(dòng)變阻器總阻值過小
    D.電池組內(nèi)阻較小
    【分析】(1)由電源內(nèi)阻的大小選擇電流表的外接法還是內(nèi)接法;根據(jù)電源電壓選擇電壓表,根據(jù)最大電流選擇電流表;
    (2)為保護(hù)電路,應(yīng)使滑動(dòng)變阻器于電阻最大端;
    ( 3)根據(jù)U﹣I圖象的特點(diǎn)斜率很小、結(jié)合路,端電壓的表達(dá)式分析答題。
    【解答】解:(1)由于電源內(nèi)阻小,所以采用電流表分壓接法,所以選擇圖甲中的a電路圖;電源電動(dòng)勢(shì)才3V,所以電壓表選擇量程為3V的電壓表,電壓表并聯(lián),電阻越大,分流越小,所以選C.根據(jù)I=與電流表量程可知10Ω的變阻器足夠使用,并且方便操作,所以應(yīng)選E。
    (2)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)為保護(hù)電路,滑動(dòng)編組器在最左端時(shí)電阻最大,故滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于最左端;
    (3)根據(jù)路端電壓與電流的關(guān)系U=E﹣Ir可知,U﹣I圖象的斜率絕對(duì)值為電源內(nèi)阻,從U﹣I圖象看,直線很平,則是因?yàn)殡娫吹膬?nèi)阻太小造成的,故ABD不符合要求,C正確。
    故選:C
    故答案為:(1)a,C、E;(2)左;(3)C
    【點(diǎn)評(píng)】本實(shí)驗(yàn)是考查測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的原理及誤差問題,首先要明確定是采用電流表的內(nèi)外接法,口訣“大內(nèi)大,小外小”仍成立,只是電流表相對(duì)于電源內(nèi)阻來說的,但更應(yīng)該清楚的是無論哪種接法均有誤差,是電表的內(nèi)阻造成,要具體問題具體分析。

    綜合練習(xí)
    一.實(shí)驗(yàn)題(共20小題)
    1.(福建模擬)某實(shí)驗(yàn)小組計(jì)劃測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

    (1)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)量毫安表的內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)器材如下:
    待測(cè)毫安表A1(量程為10mA,內(nèi)阻約為50Ω);
    電源(電動(dòng)勢(shì)約為1.5V,內(nèi)阻不計(jì));
    電阻箱R1(0~999.9Ω);
    滑動(dòng)變阻器R0(0~10Ω);
    單刀單擲開關(guān)和單刀雙擲開關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干。
    ①電表X需要選擇下列儀表中的  C 。
    A.電流表(0~0.6A)B.電壓表(0~3V)C.電壓表(0~1V,內(nèi)阻力為100Ω)
    ②實(shí)驗(yàn)步驟如下:閉合開關(guān)K1之前,應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到  a 端(填“a”或“b”),閉合開關(guān)K1,將單刀雙擲開關(guān)接1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電表X有適當(dāng)?shù)氖緮?shù)x0;將單刀雙擲開關(guān)接2,保持滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電表X的示數(shù)仍為x0。若此時(shí)電阻箱的阻值為R1,則毫安表的內(nèi)阻為  R1 。
    (2)將毫安表與一電阻箱串聯(lián)改裝成電壓表V(量程為0~3V,內(nèi)阻為RV)取一電阻箱R并用圖2所示的電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)步驟如下:
    ①調(diào)節(jié)電阻箱R,使電壓表有適當(dāng)?shù)氖緮?shù);
    ②記錄電阻箱R的阻值和電壓表的示數(shù)U;
    ③重復(fù)步驟①、②,多測(cè)幾組數(shù)據(jù);
    ④用圖象法處理數(shù)據(jù),以為橫軸,以為縱軸得到的圖像為一條直線,若最后測(cè)得此直線的斜率為k,縱截距為b,則可以求出電源的電動(dòng)勢(shì)E=  ,電源的內(nèi)阻r= ?。ㄓ妙}目中給出的物理量符號(hào)表示)。若考慮電壓表的分流,則電源內(nèi)阻的測(cè)量值比真實(shí)值  偏小 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。
    【分析】(1)根據(jù)待測(cè)毫安表電流與量程選擇合適的電表,主要考慮安全、指針偏轉(zhuǎn);
    (2)由圖象與縱軸的交點(diǎn)可確定電動(dòng)勢(shì),由交點(diǎn)的數(shù)據(jù)可利用閉合電路歐姆定律求得內(nèi)阻,并判斷誤差原因。
    【解答】解:(1)由于毫安表的量程為10mA,所以電表X不能選擇A選項(xiàng)中量程為0~0.6A的電流表,而B選項(xiàng)中的電壓表內(nèi)阻未知,不能使用,C中的電壓表在內(nèi)阻已知的情況下可以改裝為電流表,它允許通過的最大電流,所以電表X應(yīng)該選擇C;閉合開關(guān)之前應(yīng)該讓并聯(lián)支路的電壓最小,所以滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于a端;由于實(shí)驗(yàn)使用替代法測(cè)電阻,所以當(dāng)開關(guān)K2接2,電表X的示數(shù)仍為x0時(shí),電阻箱的阻值即為毫安表的內(nèi)阻,即R1;
    (2)忽略電壓表的分流影響時(shí),由閉合電路歐姆定律有
    整理得
    以為橫軸,以為縱軸得到的圖像為一條直線,由題意有,
    解得,r=
    若考慮電壓表的分流作用,則電源內(nèi)阻的測(cè)量值為電源內(nèi)阻與電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)電阻阻值,

    所以電源內(nèi)阻的測(cè)量值比真實(shí)值偏小。
    故答案為:(1)C,a,R1 (2),,偏小
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)定電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中要注意數(shù)據(jù)的處理時(shí)主要應(yīng)用了圖象法,要將公式與圖象聯(lián)系在一起理解。
    2.(寧德模擬)實(shí)驗(yàn)測(cè)一電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r及一待測(cè)電阻Rx,可選用的實(shí)驗(yàn)器材有:
    電流表A1(量程0~30mA);
    電流表A2(量程0~100mA);
    電壓表V(量程0~6V);
    滑動(dòng)變阻器R(阻值0~100Ω);
    開關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干。

    實(shí)驗(yàn)過程如下:
    ①按圖甲連接好電路。
    ②將R的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān),逐漸調(diào)小R的阻值,測(cè)出多組U和I的值,并記錄。以U為縱軸,I為橫軸,得到如圖乙所示的圖線a。
    ③斷開開關(guān),將Rx改接在B、C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變。重復(fù)②的步驟,得到如圖乙所示的圖線b。
    回答下列問題:
    (1)電流表應(yīng)選用 A2 。
    (2)由U﹣I圖線,測(cè)得電源的電動(dòng)勢(shì)E= 6.0 V,內(nèi)阻r= 25.0 Ω(計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留1位)。
    (3)待測(cè)電阻Rx= 37.5 Ω(計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留1位)。
    【分析】(1)根據(jù)電路最大電流從保護(hù)電路安全的角度選擇電流表;
    (2)由圖象的斜率和縱軸截距,結(jié)合閉合電路歐姆定律可得出電源內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì);
    (3)根據(jù)電路結(jié)構(gòu),利用閉合電路歐姆定律可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式;
    【解答】解:(1)由題意可知,電動(dòng)勢(shì)大約6V,電路總電阻約為數(shù)十歐姆,故從安全考慮,電流表選A2;
    (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E﹣Ir可知:
    U﹣I圖象中縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì),由圖象可得,電源電動(dòng)勢(shì)為E=6.0V
    圖像斜率的絕對(duì)值為電源內(nèi)阻r=;
    (3)將Rx改接在B、C之間,則電源的等效內(nèi)阻等于電源的U﹣I圖象b的斜率的絕對(duì)值,
    即:Rx+r=
    故待測(cè)電阻表達(dá)式為Rx=62.5Ω﹣r=62.5Ω﹣25.0Ω=37.5Ω
    故答案為:(1)A2;(2)6.0,25.0; (3)37.5;
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)量電源內(nèi)阻及電阻的實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵在于明確電路結(jié)構(gòu),認(rèn)清實(shí)驗(yàn)方法及步驟;再由歐姆定律或閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析求解。
    3.(貴池區(qū)校級(jí)月考)某同學(xué)準(zhǔn)備測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路,已知電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻相差不大。

    (1)若閉合S1,將單刀雙擲開關(guān)S2擲向1,改變滑動(dòng)變阻器R的阻值得到一系列的電流表、電壓表的示數(shù)I、U。通過描點(diǎn)作圖(如圖乙所示)處理數(shù)據(jù),分析得出此時(shí)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與真實(shí)值相比 偏小 ,內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比 偏小 (填“偏大”“相等”或“偏小”)。
    (2)若閉合S1,將單刀雙擲開關(guān)S2擲向2,改變滑動(dòng)變阻器R的阻值得到一系列的電流表、電壓表的示數(shù)I、U。通過描點(diǎn)作圖(如圖乙所示)處理數(shù)據(jù),分析得出此時(shí)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與真實(shí)值相比 相等 ,內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比 偏大?。ㄌ睢捌蟆薄跋嗟取被颉捌 保?。
    (3)該同學(xué)分別按照以上兩種方式完成實(shí)驗(yàn)操作之后,得到A、B兩個(gè)圖線,縱截距分別是b1、b2,橫截距分別是a1、a2。綜合兩條圖像的信息可以避免實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差,則電源的電動(dòng)勢(shì)真實(shí)值E= b1 ,內(nèi)阻r= ?。▋煽者x用b1、b2、a1、a2進(jìn)行表示)。
    【分析】(1)根據(jù)圖甲所示電路圖分析實(shí)驗(yàn)誤差;
    (2)可把電流表與電源看做一個(gè)等效電源,根據(jù)“等效電源”法分析測(cè)量誤差的大?。?br /> (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,可把電流表與電源看做一個(gè)“等效電源”,不難分析出電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值等于真實(shí)值.
    【解答】解:(1)由圖甲所示電路圖可知,將單刀雙擲開關(guān)S2擲向1時(shí),由于電壓表的分流作用,電流表的測(cè)量值小于流過電源的電流,當(dāng)外電流短路時(shí)電流測(cè)量值與流過電源的電流相等,電源的U﹣I圖象如下圖所示:

    電源U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值等于電源電動(dòng)勢(shì),圖象斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻,由圖示圖象可知:E測(cè)<E真,r測(cè)<r真;
    (2)圖甲所示電路圖中,閉合S1,將單刀雙擲開關(guān)S2擲向2時(shí),可把電流表與電源一起看做一個(gè)等效電源,根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U斷,可知電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值等于真實(shí)值,由圖乙U﹣I圖線中的A,可知電源電動(dòng)勢(shì)真實(shí)值等于測(cè)量值,可知E真=b1;此時(shí)電阻的測(cè)量值等于電源的內(nèi)電阻與電流表的電阻的和,所以內(nèi)電路的測(cè)量值偏大;
    (3)第一種接法中,當(dāng)外電路短路時(shí),流過電源的電流等于電流表示數(shù),結(jié)合前2問的分析可知,圖乙中,B是第一種接法的測(cè)量圖線,A是第二種接法的測(cè)量圖線;
    第一種接法對(duì)應(yīng)的外電路短路時(shí),流過電源的電流等于電流表示數(shù),由圖乙所示U﹣I圖線B可知:I真=a2,則電源內(nèi)阻:r真=。
    故答案為:(1)偏小,偏??;(2)相等,偏大;(3)b1,。
    【點(diǎn)評(píng)】應(yīng)明確用“等效電源”法分析“測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)”誤差的方法,明確U﹣I圖象中縱軸截距與斜率的含義.
    4.(海淀區(qū)二模)在測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,可選用的器材有:
    A.電壓表V:0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;
    B.電流表A1:0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω;
    C.電流表A2:0~3A,內(nèi)阻約0.01Ω;
    D.滑動(dòng)變阻器R1:0~100Ω;
    E.滑動(dòng)變阻器R2:0~15Ω;
    F.開關(guān)S和導(dǎo)線若干。

    (1)電流表應(yīng)選用   ,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 E?。ㄟx填項(xiàng)目前的符號(hào));
    (2)用所選器材按照?qǐng)D1連接好電路后,將滑動(dòng)變阻器滑片置于合適位置,閉合開關(guān)S,通過調(diào)整滑動(dòng)變阻器,得到多組電流I和電壓U。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制出如圖2所示的U﹣I圖像,由圖線可求出E= 1.49 V,r= 0.743 Ω(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字);
    (3)通過以上測(cè)量方法求得的結(jié)果會(huì)存在誤差,其中由電表引起的誤差不能通過多次測(cè)量取平均值的方法減小。下列說法中正確的是 C 。
    A.由于電流表的分壓作用,使電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值小于真實(shí)值
    B.由于電流表的分壓作用,使電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值大于真實(shí)值
    C.由于電壓表的分流作用,使內(nèi)阻的測(cè)量值小于真實(shí)值
    D.由于電壓表的分流作用,使內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值
    【分析】(1)一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)為1.5V左右,根據(jù)歐姆定律,電流不超過0.6A,根據(jù)表的讀數(shù)原則,可選電流表;為方便操作選擇最大阻值最小的滑動(dòng)變阻器;
    (2)描點(diǎn)畫圖,根據(jù)圖線的縱截距和斜率求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻;
    (3)根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和電表的內(nèi)分析誤差的原因和大小。
    【解答】解:(1)由于是一節(jié)干電池的電源,所以電路中的電流較小,為了準(zhǔn)確和安全起見,電流表選0.6A量程的B,為操作方便滑動(dòng)變阻器選最大阻值較小的E即可;
    (2)由題目所給電源的U﹣I圖象和路端電壓U=E﹣Ir,所以圖象的縱截距b=E=1.49V,圖象的斜率絕對(duì)值等于內(nèi)阻|k|=r==0.743Ω;
    (3)圖1電路主要是電壓的分流引起的誤差,且電壓越大時(shí),分流越大,實(shí)際的U﹣I圖象比測(cè)量的U﹣I圖象更陡,所以內(nèi)阻的測(cè)量值小于真實(shí)值,這樣看,ABD錯(cuò)誤,C正確。
    故選:C
    故答案為:(1)B、E;(2)1.49(1.48~1.50均正確)、0.743(0.750~0.790均正確);(3)C
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查用伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的器材選擇、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等,關(guān)鍵要抓住基本原理,結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行估算、分析、推理等。
    5.(溫州期中)用如圖1所示的電路測(cè)量一節(jié)蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,蓄電池的內(nèi)阻非常小,為防止調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器電阻過小時(shí)由于電流過大而損壞器材,電路中用了一個(gè)保護(hù)電阻R0,除蓄電池、開關(guān)、導(dǎo)線外,可供選擇使用的實(shí)驗(yàn)器材還有:
    A.電流表(量程0.6A、內(nèi)阻約0.5Ω)
    B.電流表(量程3A、內(nèi)阻約0.1Ω)
    C.電壓表(量程3V、內(nèi)阻約3kΩ)
    D.定值電阻(阻值lΩ、額定功率5W)
    E.定值電阻(阻值10Ω,額定功率10W)
    F.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0~10Ω、額定電流2A)

    (1)電流表應(yīng)選用 A ,定值電阻應(yīng)選用 D?。ㄌ顚懫鞑那暗淖帜复?hào))。
    (2)造成該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因是 電壓表分流?。ㄌ睢半妷罕矸至鳌被颉半娏鞅矸謮骸保?br /> (3)用測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出U﹣I圖象(如圖2),則由圖象可得蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E= 1.98 V,內(nèi)阻r= 0.67 Ω。(保留兩位小數(shù))
    【分析】(1)根據(jù)電路最小和最大電流選擇電流表的量程,為了提高測(cè)量?jī)?nèi)阻的精確度增加等效電壓的內(nèi)阻,從而選擇定值電阻;
    (2)從電路的結(jié)構(gòu)考慮電表的內(nèi)阻分析誤差;
    (3)寫出路端電壓與電流的關(guān)系式,然后根據(jù)圖象的特點(diǎn)求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻。
    【解答】解:(1)估算電路中的最小電流I===0.2A,所以為了準(zhǔn)確安全起見,電流表選擇最程為0.6A的電流表A。從實(shí)驗(yàn)電路圖和題設(shè)條件(內(nèi)阻很?。﹣砜矗瑘D中的R0是為了增大等效電源內(nèi)阻而減小相對(duì)誤差的,故R0的阻不能太大,故選定值電阻D;
    (2)此圖是采用電流表外接法(相對(duì)于電源內(nèi)阻),所以電壓表的分流未計(jì)入總電流,導(dǎo)致測(cè)量值小于真實(shí)的電流值;
    (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有:U=E﹣Ir,所以電源的U﹣I圖象的縱截距b=E=1.98V,斜率的絕對(duì)值|k=r|+R0==1.67Ω,所以r=0.67Ω。
    故答案為:(1)A、D;(2)電壓表的分流;(3)1.98 (±0.03均正確)、0.67 (+0.04均正確)
    【點(diǎn)評(píng)】本題要掌握描點(diǎn)法作圖的方法;電源的U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì),圖象斜率的絕對(duì)值是“等效電源”內(nèi)阻。
    6.(大慶模擬)圖甲為某同學(xué)“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)電路圖,圖乙是根據(jù)電壓表和電流表測(cè)量的數(shù)據(jù)繪制的U﹣I圖象。
    (1)為避免燒壞電表,閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于 A 端(選填“A”或“B”)。
    (2)由圖乙可知,電源的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值E= 1.5 V,內(nèi)阻的測(cè)量值r= 1.0 Ω。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

    【分析】(1)滑動(dòng)變阻器采用限流接法,為保護(hù)電路,閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于阻值最大處;
    (2)U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì),圖象斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻。
    【解答】解:(1)為避免燒壞電表,閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)處于最大值位置,即滑片應(yīng)置于A端;
    (2)U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì),可知E=1.5V,圖象斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻,則r=。
    故答案為:(1)A,(2)1.5,1.0。
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的處理,會(huì)根據(jù)圖像法求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,知道圖線的縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì),圖線斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻。
    7.(北侖區(qū)校級(jí)期中)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的精度有直接的影響,某學(xué)習(xí)小組對(duì)“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:
    干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約1.5V,內(nèi)阻小于1Ω);
    電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ);
    電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約1Ω);
    滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω);
    定值電阻R1(阻值2Ω);
    定值電阻R2(阻值5Ω);
    開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。

    (1)該小組按照?qǐng)D甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏,記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在U﹣I坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖乙所示,結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小,出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是   。(單選,填正確答案標(biāo)號(hào))
    A.電壓表分流
    B.干電池內(nèi)阻較小
    C.滑動(dòng)變阻器最大阻值較小
    D.電流表內(nèi)阻較小
    (2)針對(duì)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題,該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案,重新測(cè)量得到的數(shù)據(jù)如表所示。
    序號(hào)
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    I/A
    0.08
    0.14
    0.20
    0.26
    0.32
    0.36
    0.40
    U/V
    1.35
    1.20
    1.05
    0.88
    0.73
    0.71
    0.52
    根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,所選的定值電阻為 R1?。ㄌ睢癛1”或“R2”)。
    【分析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得到路端電壓與電流、內(nèi)電阻大小關(guān)系進(jìn)行分析;
    (2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn),然后根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象,根據(jù)圖示圖象求出電源等效電阻,然后選擇定值電阻。
    【解答】解:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得路端電壓:U=E﹣Ir,
    當(dāng)電源內(nèi)阻r太小時(shí),干路電流I有較大變化時(shí),Ir變化很小,
    電壓表示數(shù)即路端電壓U=E﹣Ir變化很小,電壓表示數(shù)變化范圍很小,故選B;
    (2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn),然后根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象,如圖所示;

    由圖示圖象可知,電源與定值電阻整體組成的等效電源內(nèi)阻:r+R==Ω≈2.67Ω,
    由題意可知,電源內(nèi)阻小于1Ω,則定值電阻應(yīng)選擇R1。
    故答案為:(1)B;(2)R1。
    【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵是知道實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理方法,能夠根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電壓表示數(shù)變化范圍較小的原因,能夠根據(jù)圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
    8.(甘肅模擬)(1)圖甲使用0.6A量程時(shí),圖中表針示數(shù)是 0.44 A;圖乙使用3V量程,圖中表針示數(shù)為 1.70 V。
    (2)電壓表V1和電壓表V2是由兩塊完全相同的靈敏電流計(jì)改裝而成,但量程不同。圖丙中電壓表V1的讀數(shù)為2U,V2的讀數(shù)為U,V1、V2的內(nèi)阻分別為RV1、RV2,現(xiàn)電壓表V1的指針指在滿刻度的一半處,這時(shí)電壓表V2的指針指在 滿刻度的一半 位置,兩電壓表內(nèi)阻關(guān)系為RV1:RV2= 2:1 ,被測(cè)電阻Rx兩端的電壓為Ux= 3U 。
    (3)如圖丁,利用兩塊完全相同的靈敏電流計(jì)改裝后的高精度電壓表V1、V2和以下測(cè)量電路測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,已知V2的量程是V1量程的3倍,V2的內(nèi)阻為RV2,具體操作步驟如下:
    A.當(dāng)開關(guān)打到1的位置時(shí),電壓表V1的讀數(shù)為U1;
    B.當(dāng)開關(guān)打到2的位置時(shí),電壓表V2的讀數(shù)為U2;
    用已知量和直接測(cè)量量表示電源電動(dòng)勢(shì)E=  和內(nèi)阻r=  。

    【分析】(1)根據(jù)電流表量程確定其分度值,然后根據(jù)指針位置讀出其示數(shù),根據(jù)電壓表量程確定其分度值,然后根據(jù)指針位置讀出其示數(shù).
    (2)表頭串聯(lián)分壓電阻改裝成電壓表,由于表頭相同,由于兩個(gè)表頭串聯(lián)電流相等,電壓比等于其內(nèi)阻之比;
    (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
    【解答】解:(1)圖甲所示的電流表使用0.6A量程時(shí),其分度值為0.02A,示數(shù)為0.44A;當(dāng)使用3V量程時(shí),其分度值為0.1V,示數(shù)為1.70V;
    (2)兩電壓表由相同的靈敏電流計(jì)改裝,滿偏電流相同,串聯(lián)后電流相同,其偏轉(zhuǎn)角度也相同,
    但電壓表內(nèi)阻不同,則電壓表示數(shù)之比等于電壓表內(nèi)阻之比,即RV1:RV2=2U:U=2:1
    所以電壓表V1的指針指在滿刻度的一半處,即為2U時(shí),則電壓表V2的讀數(shù)為U,也在電壓表V2的指針指在滿刻度的一半處,
    此時(shí)待測(cè)電阻Rx兩端的電壓U=U1+U2=2U+U=3U;
    (3)電壓表V1、V2是由完全相同的靈敏電流計(jì)改裝,電壓表V2的量程是電壓表V1量程的3倍,電壓表V2的內(nèi)阻為RV2,則電流表V1的內(nèi)阻值為
    根據(jù)閉合電路歐姆定律有:,
    聯(lián)立解得:r=,E=
    故答案為:(1)0.44,1.70;(2)滿刻度的一半,2:1,3U;(3),;
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電表的讀數(shù)和電表改裝,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的垂根據(jù)閉合電路歐姆定律找出關(guān)系式求解即可。
    9.(長(zhǎng)春模擬)一同學(xué)測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材:
    A.待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約18V,內(nèi)阻約為2Ω)
    B.電壓表(量程為6V,內(nèi)阻約為25kΩ)
    C.電流表(量程為3A,內(nèi)阻約為0.3Ω)
    D.滑動(dòng)變阻器(0~50Ω,3A)
    E.電阻箱(最大阻值99999.9Ω)
    F.開關(guān)和導(dǎo)線若干

    (1)為完成實(shí)驗(yàn),該同學(xué)將電壓表擴(kuò)大量程,需測(cè)定電壓表的內(nèi)阻。該同學(xué)設(shè)計(jì)了甲、乙兩個(gè)電路,經(jīng)過思考該同學(xué)選擇了甲電路,該同學(xué)放棄乙電路的理由是 乙電路中電流表與電壓表串聯(lián),因電壓表內(nèi)阻較大,故使電路中電流太小,電流表無法準(zhǔn)確測(cè)量 。
    (2)該同學(xué)按照?qǐng)D甲連接好電路,進(jìn)行了如下幾步操作:
    ①將滑動(dòng)變阻器觸頭滑到最左端,把電阻箱的阻值調(diào)到零;
    ②閉合開關(guān),緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭,使電壓表指針指到6.0V;
    ③保持滑動(dòng)變阻器觸頭不動(dòng),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.0V時(shí),電阻箱的讀數(shù)為50450.0Ω,則電壓表的內(nèi)阻為 25225.0 Ω;
    ④保持電阻箱的阻值不變,使電阻箱和電壓表串聯(lián),改裝成新的電壓表,改裝后電壓表的量程為 18.0 V。
    (3)將此電壓表(表盤未換)與電流表連成如圖丙所示的電路,測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭,讀出多組電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I,做出的U﹣I圖像如圖丁所示,則電源的電動(dòng)勢(shì)為 17.4 V,內(nèi)阻為 1.6 Ω(結(jié)果保留1位小數(shù))。
    【分析】(1)根據(jù)電路的連接可明確能否準(zhǔn)確測(cè)量,從而得出棄用的原因;
    (2)根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律確定電壓表的內(nèi)阻,再根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可明確改裝后電壓表的量程;
    (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律以及改裝原理可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式,從而根據(jù)數(shù)學(xué)規(guī)律可求得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。
    【解答】解:(1)由電路圖可知,乙電路中電流表與電壓表串聯(lián),因電壓表內(nèi)阻較大,故使電路中電流太小,電流表無法準(zhǔn)確測(cè)量;
    (2)③當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.0V時(shí),電阻箱兩端電壓與電壓表示數(shù)之比為2:1,則電阻箱阻值與電壓表內(nèi)阻之比為2:1,所以電壓表內(nèi)阻為25225.0Ω;
    ④由題意可知,加在電壓表與電阻箱兩端的電壓之和為加在電壓表兩端的電壓的3倍,故改裝后的量程為:3×6=18.0V;
    (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律以及改裝原理可知,3U=E﹣Ir,則可知,U=﹣; 則由圖象可知,電源的電動(dòng)勢(shì)E=5.8×3V=17.4V;內(nèi)阻r=3×Ω=1.60Ω;
    故答案為:(1)乙電路中電流表與電壓表串聯(lián),因電壓表內(nèi)阻較大,故使電路中電流太小,電流表無法準(zhǔn)確測(cè)量;(2)③25225.0;④18.0;(3)17.4;1.60。
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn),要注意掌握根據(jù)圖象求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法,同時(shí)注意電表改裝原理的方法和量程的確定。
    10.(二模二模)實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)定一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5V,內(nèi)阻約為1.0Ω)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。實(shí)驗(yàn)室有如下器材可供選擇:
    A.電流表A1(0~0.6A、內(nèi)阻約0.1Ω)
    B.電流表A2(0~3A、內(nèi)阻約0.02Ω)
    C.電壓表V(0~3V、內(nèi)阻約5kΩ)
    D.滑動(dòng)變阻器R1(0~20Ω、2.0A)
    E.滑動(dòng)變阻器R2(0~200Ω、1.0A)
    (1)該實(shí)驗(yàn)電流表應(yīng)選用 A1 ,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 R1 (填“A1”或“A2”,“R1”或“R2”);
    (2)根據(jù)所選擇的器材,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下兩種實(shí)驗(yàn)電路,如圖所示;關(guān)于甲、乙兩個(gè)電路實(shí)驗(yàn)誤差及產(chǎn)生原因的分析,下列說法正確的是 ABD 。
    A.甲圖由于電壓表的分流,會(huì)使電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值存在系統(tǒng)誤差
    B.甲圖由于電壓表的分流,會(huì)使電源內(nèi)阻的測(cè)量值存在系統(tǒng)誤差
    C.乙圖由于電流表的分壓,會(huì)使電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值存在系統(tǒng)誤差
    D.乙圖由于電流表的分壓,會(huì)使電源內(nèi)阻的測(cè)量值存在系統(tǒng)誤差
    (3)為使電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的測(cè)量誤差均在誤差允許的合理范圍內(nèi),則應(yīng)選用圖中的 甲 電路圖來完成此實(shí)驗(yàn)(填“甲”或“乙”)。

    【分析】(1)根據(jù)回路最大電流選擇電流表,為了方便調(diào)節(jié)和便于操作選擇總阻值較小的滑動(dòng)變阻器;
    (2)根據(jù)伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻原理分析電路,然后答題.
    (3)電源U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì),圖象斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)阻,根據(jù)圖象分析答題;
    【解答】解:(1)電源電動(dòng)勢(shì)約為1.5V,內(nèi)阻約為1.0Ω,則回路中的最大電流約為:,故為了能準(zhǔn)確測(cè)量,電流表應(yīng)選擇A1;
    因內(nèi)電阻較小,為了方便調(diào)節(jié)便于操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇較小的R1;
    (2)AB、在測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),電壓表測(cè)量電源的外電壓準(zhǔn)確,因?yàn)殡妷罕砥鸱至髯饔茫娏鞅頊y(cè)量通過電源的電流偏小,作出U﹣I圖線得到的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值偏小,內(nèi)電阻的測(cè)量值偏小,存在系統(tǒng)誤差,故AB正確;
    CD、在測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),電流表測(cè)量通過電源的干路電流準(zhǔn)確,因?yàn)殡娏鞅淼姆至髯饔茫妷罕頊y(cè)量的路端電壓偏小,作出U﹣I圖線得到的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值是準(zhǔn)確的,內(nèi)電阻的測(cè)量值偏大存在系統(tǒng)誤差,故D正確,C錯(cuò)誤。
    (3)若采用乙圖電路,可以將電流表與電池看做一等效電源,此時(shí)測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相同,測(cè)得的內(nèi)電阻等于電池內(nèi)電阻與電流表電阻之和,因電池內(nèi)電阻較小與電流表內(nèi)阻接近,導(dǎo)致相對(duì)誤差較大,因此應(yīng)用甲電路。
    故答案為:(1)A1,R1;(2)ABD;(3)甲;
    【點(diǎn)評(píng)】應(yīng)理解伏安法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)采用乙電路的原因,也可以利用等效電源來分析,以及學(xué)會(huì)通過計(jì)算選擇實(shí)驗(yàn)器材的方法。
    11.(靜安區(qū)二模)硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)研究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示,圖中R0為定值電阻。

    (1)實(shí)驗(yàn)①:用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,通過測(cè)量得到該電池的U﹣I關(guān)系如圖乙中的曲線a所示。由此可知該電池的電動(dòng)勢(shì)約為 2.67 V,短路電流約為 295 μA,該電池的內(nèi)阻 不是?。ㄟx填“是”或“不是”)常數(shù)。
    (2)實(shí)驗(yàn)②:減小實(shí)驗(yàn)①中光的強(qiáng)度,重復(fù)實(shí)驗(yàn),測(cè)量得到該電池的U﹣I關(guān)系如圖乙中的曲線b所示。若用該硅光電池給阻值不變的用電器供電,為使電源效率更高,應(yīng)選擇用實(shí)驗(yàn)?、佟。ㄟx填“①”或“②”)中的光強(qiáng)度照射硅光電池,理由是 用實(shí)驗(yàn)①中的光強(qiáng)度照射硅光電池,電池的內(nèi)電阻比較小,所以電源效率比較高 。
    【分析】(1)由圖象及公式可知圖象的斜率表示電池內(nèi)阻,由圖像的斜率變化可知內(nèi)阻是否為常數(shù);圖象與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為短路電流;圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì);
    (2)根據(jù)電源效率η=,外電路電阻相等時(shí),電源內(nèi)阻越小,電源效率越高。
    【解答】解:(1)路端電壓U=E﹣Ir,若r為常數(shù)、則U﹣I圖為一條不過原點(diǎn)的直線,由曲線a可知電池內(nèi)阻不是常數(shù);
    當(dāng)U=0時(shí)的電流為短路電流、約為295μA;
    當(dāng)電流I=0時(shí)路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E、約為2.67V;
    (2)分別用實(shí)驗(yàn)①②中所用光的強(qiáng)度照射硅光電池時(shí),電池的電動(dòng)勢(shì)相差不大,
    過原點(diǎn)做一條傾斜直線分別與a、b相交,交點(diǎn)縱坐標(biāo)即對(duì)應(yīng)路端電壓,
    由此可知:兩電源分別對(duì)同一阻值不變的電阻供電時(shí),a圖線對(duì)應(yīng)路端電壓明顯大于b圖線,
    根據(jù)電源效率η=,外電路電阻相等時(shí),電源內(nèi)阻越小,電源效率越高,
    用實(shí)驗(yàn)①中的光強(qiáng)度照射硅光電池,電池的內(nèi)電阻比較小,所以電源效率比較高。
    故答案為:(1)2.67,295,不是;(2)①;用實(shí)驗(yàn)①中的光強(qiáng)度照射硅光電池,電池的內(nèi)電阻比較小,所以電源效率比較高。
    【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了在實(shí)驗(yàn)中如何利用圖線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,明確電源U﹣I圖象和電阻U﹣I圖象的含義和區(qū)別。
    12.(青浦區(qū)二模)某同學(xué)“用DIS測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路如圖a所示,其中R0是阻值為4Ω的定值電阻,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。

    (1)定值電阻R0在實(shí)驗(yàn)中的作用是 保護(hù)電源 。
    (2)測(cè)得電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線如圖b所示,電源電動(dòng)勢(shì)E= 2.9 V,內(nèi)阻r= 3 Ω。
    (3)滑動(dòng)變阻器滑片從最左端M處向中點(diǎn)O移動(dòng)的過程中,滑動(dòng)變阻器R上消耗的功率變化情況是 先增大再減小 。
    (4)另一位同學(xué)用電流傳感器、電阻箱、電源等器材設(shè)計(jì)了如圖c所示的電路,通過改變電阻箱的阻值R,得到不同的電流I,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出R﹣圖線,若該圖線的斜率為k,則電源電動(dòng)勢(shì)為 k 。
    【分析】(1)為防止滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零導(dǎo)致電路電流太大損壞電源,在電路中要接入保護(hù)電阻;根據(jù)圖中電壓的情況判斷不當(dāng)操作。
    (2)根據(jù)圖示電路圖求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)圖示圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻。
    (3)把定值電阻等效到電源內(nèi)部,充當(dāng)電源內(nèi)阻,則外電路中只有滑動(dòng)變阻器,再根據(jù)當(dāng)內(nèi)外電阻之和相等時(shí),電源輸出功率最大分析。
    (4)根據(jù)圖示電路圖應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,然后求出電源電動(dòng)勢(shì)。
    【解答】解:(1)為防止滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零導(dǎo)致電路電流太大損壞電源,要在電路中接入保護(hù)電阻,因此圖中R0的作用是是保護(hù)電源;
    (2)由圖(b)所示電源U﹣I圖象可知,縱軸截距為電源電動(dòng)勢(shì)E=2.9V,
    圖線的斜率k=R0+r=,電源的內(nèi)阻r=7Ω﹣R0=7Ω﹣4Ω=3Ω
    (3)定值電阻R0與電源等效為電源,等效電源電動(dòng)勢(shì)E=2.9V,等效內(nèi)阻r′=r+R0=(2+5)Ω=7Ω;
    滑動(dòng)變阻器最大阻值Rm=10Ω,當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片從最左端向中點(diǎn)O移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器的阻值從10Ω減小到5Ω,
    外電路的阻值先大于等效電源內(nèi)阻后等于等效電源內(nèi)阻,最后又小于等效電源內(nèi)阻,當(dāng)外電路阻值與等效電源內(nèi)阻相等時(shí)電源輸出功率即外電路(滑動(dòng)變阻器)功率最大,因此在滑動(dòng)變阻器滑片從最左端逐漸向中點(diǎn)O移動(dòng)的過程中,R上功率的變化情況是先增大后減??;
    (4)由圖(c)所示電路圖可知,電源電動(dòng)勢(shì):E=I(r+R),
    整理得R=E﹣r,R﹣圖線的斜率:k=E
    故答案為:(1)保護(hù)電源;(2)2.9,3;(3)先增大后減??; (4)k;
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查了求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn),分析清楚電路結(jié)構(gòu)、知道實(shí)驗(yàn)原理是解題的前提與關(guān)鍵,應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出圖線的函數(shù)表達(dá)式根據(jù)圖示圖線即可解題。
    13.(瑤海區(qū)月考)某實(shí)驗(yàn)探究小組利用下列實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
    A.待測(cè)電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5V,內(nèi)阻r較?。?br /> B.靈敏電流表G(量程0~100mA,內(nèi)阻rg=18Ω)
    C.電阻箱R(0~10.00Ω)
    D.各種型號(hào)的定值電阻
    E.開關(guān)及導(dǎo)線若干
    (1)為了滿足實(shí)驗(yàn)要求,該實(shí)驗(yàn)小組首先把現(xiàn)有的靈敏電流表改裝成0~0.6A的電流表,改裝時(shí)應(yīng)并聯(lián)一個(gè)阻值為 3.6 Ω的定值電阻。
    (2)該實(shí)驗(yàn)小組利用改裝后的電流表和上述器材用圖甲所示電路來測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。圖乙是實(shí)驗(yàn)小組由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的﹣R(其中I為改裝后電流表的示數(shù))圖象,根據(jù)圖象及條件可求得電源的電動(dòng)勢(shì)E= 1.5 V,內(nèi)阻r= 0.75 Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。

    【分析】(1)根據(jù)電表的改裝原理進(jìn)行分析,從而確定應(yīng)并聯(lián)的電阻和改裝后的阻值;
    (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)用歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,然后根據(jù)圖示圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻。
    【解答】解:(1)電流表G(量程0﹣100mA,內(nèi)阻Rg=18Ω)改裝成一塊量程為0~0.6A的電流表,
    則電阻箱R0的阻值為:R=
    (2)改裝后電流表的內(nèi)阻:RA==3Ω,
    閉合開關(guān)S,由閉合電路歐姆定律得:E=I(R+RA+r)
    整理得:
    由圖示﹣R圖象可知:k=,截距為:b=,
    電源電動(dòng)勢(shì):E=
    電源內(nèi)阻:r=﹣RA=b?E﹣RA=2.5×1.5Ω﹣3Ω=0.75Ω
    故答案為:(1)3.6;(2)1.5,0.75。
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn),要注意明確圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí),要根據(jù)物理規(guī)律寫出橫縱坐標(biāo)之間的關(guān)系式。根據(jù)圖示圖象可以求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻。
    14.(淄川區(qū)校級(jí)期末)某同學(xué)利用圖甲所示電路測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,所使用的器材有:待測(cè)干電池兩節(jié)、電流表A(量程為0.6A,內(nèi)阻約為0.5Ω)、電流表A1(量程為0.6A,內(nèi)阻約為1Ω)、電阻箱R1(最大阻值為99.99Ω)、滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為10Ω)、單刀雙擲開關(guān)S、單刀單擲開關(guān)K、導(dǎo)線若干。

    (1)請(qǐng)按照?qǐng)D甲所示電路,用筆畫線代替導(dǎo)線把圖乙中的實(shí)物電路連接完整。
    (2)閉合開關(guān)K,將開關(guān)S接C,調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動(dòng)變阻器R2,若電流表A的示數(shù)為0.30A、電流表A1的示數(shù)為0.60A、電阻箱R1的示數(shù)為0.50Ω,則電流表A 的內(nèi)阻rA= 0.50 Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
    (3)斷開開關(guān)K,將開關(guān)S接D,調(diào)節(jié)電阻箱R1,記錄電阻箱R1的阻值和電流表A的示數(shù);斷開開關(guān)K,開關(guān)S所接位置不變,多次調(diào)節(jié)電阻箱R1重復(fù)實(shí)驗(yàn),并記錄多組電阻箱R1的阻值R和電流表A的示數(shù)I。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出﹣R圖像如圖丙所示,則電源的電動(dòng)勢(shì)E= 2.96 V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)、內(nèi)阻r= 0.39 Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
    【分析】(1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖;
    (2)根據(jù)電路連接與歐姆定律可求出電流表A的內(nèi)阻;
    (3)弄清電路的連接情況,根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出的表達(dá)式,結(jié)合圖象的斜率與截距求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
    【解答】解:(1)按題圖甲電路把實(shí)物圖連接,如圖所示;
    (2)將開關(guān)S與C接通,電流表A與電阻箱R1并聯(lián),
    有:(I1﹣I)R1=IrA
    解得:。
    (3)由閉合電路的歐姆定律有:E=IR+I(rA+r)
    整理得:,
    對(duì)照題圖丙可得其斜率問:
    k=
    解得:E=2.96V
    其縱軸截距問:
    b=0.3=
    解得:r=0.39Ω
    故答案為:(1)實(shí)物連接圖,如圖所示;(2)0.50;(3)2.96,0.39;

    【點(diǎn)評(píng)】本題是先測(cè)出電流表的內(nèi)阻,再由安阻法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,最關(guān)鍵的是要搞清楚電路的連接情況,由串并聯(lián)電路電流電壓的關(guān)系及歐姆定律可得到結(jié)論,還有一點(diǎn)是用圖象法減小了偶然誤差。
    15.(湖北模擬)為測(cè)量某直流電源的電動(dòng)勢(shì)(5V左右)和內(nèi)阻(400Ω左右),除了待測(cè)電源,實(shí)驗(yàn)室提供了兩個(gè)量程均為10mA的電流表A1、A2,電阻箱(0~999.9Ω)、電鍵兩個(gè)及導(dǎo)線若干。

    (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的器材,組成了如圖甲所示的電路,請(qǐng)將圖乙的實(shí)物連接成完整的電路;
    (2)閉合電鍵S1前,將電阻箱接入電路的電阻調(diào)到最大,閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表的指針偏轉(zhuǎn)較大,記錄電流表A2的示數(shù)I1,電阻箱接入電路的電阻R1=300Ω,閉合電鍵S2,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表A2的示數(shù)仍為I1,記錄此時(shí)電阻箱接入電路的電阻R2=410Ω,則電流表A1的內(nèi)阻RA1= 110 Ω;
    (3)斷開電鍵S1,將電流表A1、A2互換位置,保持電鍵S2閉合,將電阻箱接入電路的電阻調(diào)到最大,閉合電鍵S1,多次調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的電阻R,記錄每次調(diào)節(jié)后電流表A1的示數(shù)I,根據(jù)測(cè)得的多組I、R,作出IR﹣I圖象如圖丙所示,則被測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E= 5.0 V,電源的內(nèi)阻r= 390 Ω。
    【分析】(1)認(rèn)清電路結(jié)構(gòu)連接實(shí)物圖;
    (2)開關(guān)S2閉合前后過電流表A2的示數(shù)不變,所以電阻箱的阻值R2等效替代R1+RA1,據(jù)此求解求解電流表A1的內(nèi)阻值RA1;
    (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合電源的伏安特性曲線求解電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻;
    【解答】解:(1)實(shí)物連接如圖所示;

    (2)根據(jù)等效替代關(guān)系可得:R1+RA1=R2,
    解得電流表A1的內(nèi)阻RA1=R2﹣R1=410Ω﹣300Ω=110Ω;
    (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得E=I(R+RA1+r),則IR=E﹣I(r+RA1),
    則結(jié)合圖丙可知,
    電源電動(dòng)勢(shì)E=5.0 V,
    ,因此電源的內(nèi)阻為r=390Ω;
    故答案為:(1)如圖所示;(2)110;(3)5.0,390;
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方法,要注意閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,并且能靈活變形得出一次函數(shù)關(guān)系,再根據(jù)數(shù)學(xué)規(guī)律進(jìn)行分析求解。
    16.(株洲模擬)實(shí)驗(yàn)室提供的器材列在表中,請(qǐng)從其中選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材來測(cè)量電阻Rx的阻值。要求:能得到多組數(shù)據(jù)并有盡可能高的測(cè)量精度。
    器材(代號(hào))
    規(guī)格
    待測(cè)電阻(Rx)
    阻值約10kΩ
    電流表(A1)
    0~300μA,內(nèi)阻約100Ω
    電流表(A2)
    0~0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω
    電壓表(V1)
    0~3V,內(nèi)阻約3kΩ
    電壓表(V2)
    0~15V,內(nèi)阻約15k
    滑動(dòng)變阻器(R)
    總阻值約50Ω
    電源(E)
    電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻很小
    開關(guān)(S),導(dǎo)線若干


    (1)電流表應(yīng)選用 A1 ,電壓表應(yīng)選用 V1 。
    (2)在圖甲中完成實(shí)物連線,保證開關(guān)閉合時(shí)電表的示數(shù)最小。
    (3)圖乙為某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路,其中、b、c、…、k是表示實(shí)驗(yàn)器材接線柱的字母。請(qǐng)將圖中接線錯(cuò)誤(用導(dǎo)線兩端接線柱的字母表示)、引起的后果、改正的方法(改接、撤除或增添)填在表中。
    接線錯(cuò)誤
    引起的后果
    改正方法
     cd 
     R失去調(diào)節(jié)作用,可能使電源短路 
     撤除 
    (4)某同學(xué)完成上述實(shí)驗(yàn)后,想進(jìn)一步測(cè)量表中電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。選用表中的實(shí)驗(yàn)器材, 能?。ㄌ睢澳堋被颉安荒堋保y(cè)量該電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。
    【分析】(1)由于電動(dòng)勢(shì)E=3V,由此選取電壓表,計(jì)算電路中可能的最大電流來選取電流表;
    (2)滑動(dòng)變阻器采用分壓器接法,電流表內(nèi)接,由此畫圖;
    (3)根據(jù)滑動(dòng)變阻器的分壓式接法進(jìn)行分析;
    (4)可以用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻.
    【解答】解:(1)由于電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)阻很小,則電壓表應(yīng)該選V1,待測(cè)電阻Rx阻值約10kΩ,則最大電流約為:
    所以電流表應(yīng)選用A1;
    (2)滑動(dòng)變阻器采用分壓器接法,電流表的內(nèi)電阻遠(yuǎn)小于Rx,所以采用內(nèi)接法,如圖所示:

    (3)ce接線錯(cuò)誤,這樣接等于滑動(dòng)變阻器并聯(lián)接入電路,當(dāng)滑片位于d端時(shí),會(huì)引起全電路短路,有可能燒壞電源,所以應(yīng)將ce去掉;
    (4)實(shí)驗(yàn)儀器有電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器,可以用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻.
    故答案為:(1)A1;V1;(2)見解析;(3)cd;R失去調(diào)節(jié)作用,可能使電源短路;撤除;(4)能
    【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn),對(duì)于實(shí)驗(yàn)題,要弄清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理以及數(shù)據(jù)處理、誤差分析等問題,對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器的選取一般要求滿足安全性原則、準(zhǔn)確性原則和操作方便原則。
    17.(大連模擬)學(xué)校興趣小組成員在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一種新型電池,他們想要測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

    (1)小組成員先多用電表粗測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì),將選擇開關(guān)調(diào)到電壓擋量程為25V的擋位,將紅黑表筆分別接電池的正負(fù)極,多用電表的指針示數(shù)如圖甲所示,則粗測(cè)電動(dòng)勢(shì)大小為 10.5 V。
    (2)為了精確測(cè)量,小組成員根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的器材設(shè)計(jì)了如圖乙的測(cè)量電路,其中R0=5Ω,它在電路中的作用是 保護(hù)電阻 。閉合電鍵前,應(yīng)將電阻箱接入電路的電阻調(diào)到最 大?。ㄌ睢按蟆被颉靶 保?。
    (3)閉合電鍵,調(diào)節(jié)電阻箱,測(cè)得多組電阻箱接入電路的阻值R及對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,得﹣R圖線,如圖丙所示。不計(jì)電流表的內(nèi)阻,根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)為 12 V,內(nèi)阻為 1.0 Ω(保留2位有效數(shù)字)。
    【分析】(1)根據(jù)電表讀數(shù)規(guī)則讀數(shù);
    (2)加保護(hù)電阻的作用為防止電流過大,燒毀電源;開關(guān)閉合前,電阻箱連入電阻應(yīng)使電流最??;
    (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出﹣R的表達(dá)式,結(jié)合﹣R圖象分析求解。
    【解答】解:(1)將選擇開關(guān)調(diào)到電壓擋量程為25V的擋位,精確度為:=0.5V,則多用電表讀數(shù)為10.5V,粗測(cè)電動(dòng)勢(shì)大小為E=10.5V
    (2)電阻R0與電阻箱串聯(lián)在電路中,防止電阻箱接入電阻為零時(shí),電流過大,燒毀電源,所以開關(guān)閉合前,電阻箱接入電路的電阻最大,使電路中電流最小,以保護(hù)電路;
    (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路,由閉合電路歐姆定律得:E=I(r+R0+R)
    整理得﹣R的函數(shù)表達(dá)式為:=+
    由圖象可知,圖象斜率為:k===
    解得電池電動(dòng)勢(shì)為:E=12V
    根據(jù)圖象的縱軸截距為:==0.5A﹣1,解得電池的內(nèi)阻為:r=1.0Ω
    故答案為:(1)10.5;(2)保護(hù)電阻,大;(3)12,1.0。
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)電源電動(dòng)勢(shì),關(guān)鍵是理解實(shí)驗(yàn)原理、根據(jù)題意析清楚實(shí)驗(yàn)電路圖,應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出圖線的函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)圖示圖線即可解題。
    18.(蚌埠二模)某小組利用圖示電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,實(shí)驗(yàn)器材包括:待測(cè)電源(兩節(jié)干電池),阻值為R0的定值電阻,電阻箱R(0~999Ω),電壓表,導(dǎo)線和開關(guān)等。
    (1)閉合開關(guān)S,通過改變電阻箱的阻值R,測(cè)出R兩端對(duì)應(yīng)的電壓U,并以為橫軸,以為縱軸,畫出﹣的關(guān)系圖線為一直線。若直線的斜率為k,在縱軸的截距為b,則E=  ,r= ﹣R0?。ㄓ米帜副硎荆?br /> (2)該方案產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是 電壓表的分流 。

    【分析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式,變形可得﹣的對(duì)應(yīng)的關(guān)系,再根據(jù)數(shù)學(xué)規(guī)律求解對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻;
    (2)根據(jù)圖示電路圖與實(shí)驗(yàn)原理分析實(shí)驗(yàn)誤差來源,根據(jù)實(shí)驗(yàn)誤差來源分析實(shí)驗(yàn)誤差。
    【解答】解:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得:E=U+(r+R0)
    變形可得﹣的函數(shù)關(guān)系為:=+?
    ﹣圖象為一直線,縱軸的截距為b,則有:=b,則電源電動(dòng)勢(shì)為:E=
    圖象的斜率為:k=
    聯(lián)立解得電源內(nèi)阻為:r=﹣R0
    (2)電壓表與電阻箱并聯(lián),實(shí)驗(yàn)認(rèn)為流過電源的電流為,
    由于電壓表的分流作用,流過電源的電流大于,即電流測(cè)量值小于真實(shí)值,由于電流測(cè)量值偏小,電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量值都小于真實(shí)值;
    故答案為:(1),﹣R0;(2)電壓表的分流。
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)誤差分析,理解實(shí)驗(yàn)原理、根據(jù)題意析清楚實(shí)驗(yàn)電路圖是解題的前提,應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出圖線的函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)圖示圖線即可解題。
    19.(漳州一模)在測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,備有以下器材:
    A.電流表A1(量程3mA,內(nèi)阻Rg1=10Ω)
    B.電流表A2(量程0.6A,內(nèi)阻Rg2約為0.1Ω)
    C.定值電阻R0=990Ω
    D.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值20Ω,額定電流1A)
    E.待測(cè)干電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5V,內(nèi)阻小于1.0Ω)
    F.開關(guān)和導(dǎo)線若干
    (1)在圖(a)的圓圈內(nèi)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)儀器符號(hào)時(shí),與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)的電流表是 A2?。ㄌ睢癆1”或“A2”),與定值電阻R0串聯(lián)的電流表是 A1?。ㄌ睢癆1”或“A2”)。
    (2)閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移至阻值 最大?。ㄌ睢白畲蟆被颉白钚 保┨帯?br /> (3)某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出了I1﹣I2圖線(I1為電流表A1的示數(shù),I2為電流表A2的示數(shù)),如圖(b),求出該圖線斜率的絕對(duì)值為k,則電源內(nèi)阻r=  (用題中所給物理量符號(hào)表示);若該同學(xué)在處理數(shù)據(jù)時(shí),求得的斜率絕對(duì)值偏小,則測(cè)得的電源內(nèi)阻會(huì)偏 小 (填“大”或“小”)。

    【分析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析實(shí)驗(yàn)儀器的選擇;
    (2)閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移至阻值最大處;
    (3)由閉合電路歐姆定律得I1﹣I2圖線的表達(dá)式,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求得電源內(nèi)阻表達(dá)式。
    【解答】解:(1)阻值較小的滑動(dòng)變阻器R與量程較大的電流表A2及電源串聯(lián)形成測(cè)量電路;電流表A1與定值電阻R0串聯(lián),改裝成電壓表,電路圖如圖所示;

    (2)為保護(hù)電路,閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移至阻值最大處;
    (3)由閉合電路歐姆定律得I1﹣I2圖線的表達(dá)式為:I1=﹣I2,圖線斜率的絕對(duì)值為:k=,解得:r=
    若求得的斜率絕對(duì)值偏小,由表達(dá)式可知測(cè)得的電源內(nèi)阻會(huì)偏小。
    故答案為:(1)A2,A1;(2)最大;(3),小。
    【點(diǎn)評(píng)】本題考查測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn),同時(shí)涉及到電表改裝及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理問題,要求學(xué)生會(huì)從實(shí)驗(yàn)原理角度推導(dǎo)出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系求解。
    20.(安慶一模)小明同學(xué)在做測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn),已知干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5V,內(nèi)阻較??;電壓表V(0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ);電流表A(0~0.6A,內(nèi)阻為0.6Ω);滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10Ω)。
    (1)為了更準(zhǔn)確地測(cè)出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。請(qǐng)?jiān)诮o出的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。
    (2)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組電壓和電流值,得到如圖所示的U﹣I圖線,可得出該電源電動(dòng)勢(shì)E= 1.50 V,內(nèi)阻r= 0.4 Ω。
    (3)若不考慮偶然誤差的影響,用E真表示電池電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值,則有E?。健真(選填“>”“=”“<”)。

    【分析】(1)根據(jù)電流表A的內(nèi)阻已知,相對(duì)電源來說電流表采用內(nèi)接法;
    (2)電源的U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì),圖象斜率的絕對(duì)值為內(nèi)源內(nèi)電阻與電流表內(nèi)阻之和;
    (4)根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出表達(dá)式,結(jié)合圖象分析誤差。
    【解答】解:(1)根據(jù)電流表A(0~0.6A,內(nèi)阻為0.6Ω)的內(nèi)阻已知,可以消除系統(tǒng)誤差,
    相對(duì)電源來說電流表采用內(nèi)接法,實(shí)驗(yàn)原理如圖所示:

    (2)由閉合電路歐姆定律可知:U=E﹣I(r+RA)
    由數(shù)學(xué)知識(shí)可知,圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì),故由圖可得電動(dòng)勢(shì)為:E=1.50V
    圖象的斜率表示內(nèi)源內(nèi)電阻與電流表內(nèi)阻之和:RA+r=||=Ω=1.0Ω
    則電源內(nèi)阻為:r=1.0Ω﹣0.6Ω=0.4Ω
    (3)由閉合電路歐姆定律得:E=U+I(r+RA)
    則U=E﹣I(r+RA)
    算出斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻之和,而電流表內(nèi)阻又已知,
    故通過實(shí)驗(yàn)得到的電源內(nèi)阻等于真實(shí)值。
    故答案為:(1)如圖所示;(2)1.50,0.4;(3)=。
    【點(diǎn)評(píng)】在測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的考查中,一定會(huì)考到數(shù)據(jù)的處理; 因此要掌握好此實(shí)驗(yàn)的圖象法分析電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法。

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    高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)電子課本

    3 實(shí)驗(yàn):電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量

    版本: 人教版 (2019)

    年級(jí): 必修 第三冊(cè)

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