2022届高三物理一轮复习知能检测：8-3-4测定电源的电动势和内阻-.docx

[命题报告·老师用书独具]
学问点
题号
试验误差分析
1、2
试验数据的处理
3、5、6
仪器选择及实物连图
4
创新试验
7
1.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是(　　)
A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E、r
B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最终分别求出其平均值
C．测出多组I、U的数据，画出U­I图象，再依据图象求出E、r
D．测出多组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内阻r
解析：测出多组I、U的数据，画出U­I图象可消退某次测量不准造成的偶然误差，选C.
答案：C
2．某同学在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的试验中，串联了一只2.5 Ω的疼惜电阻R0，试验电路如图所示．

(1)连好电路后，当该同学闭合电键时，发觉电流表示数为0，电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是________________________________________________________________________．
(2)按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接c、d时的实物电路图如下图所示，请以笔画线代替导线连接起来．

解析：(1)依据电流表示数为零，可以确定是断路故障，依据电压检测状况，可以确定故障是滑动变阻器R断路．
(2)如图所示

答案：见解析
3．(2021年高考安徽理综)依据闭合电路欧姆定律，用图1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，通过转变R的阻值，测出R0两端的对应电压U12，对所得的试验数据进行处理，就可以实现测量目的．依据试验数据在­R坐标系中描出坐标点，如图2所示．已知R0＝150 Ω，请完成以下数据分析和处理．

(1)图2中电阻为____________Ω的数据点应剔除；
(2)在坐标纸上画出­R的关系图线；
(3)图线的斜率是____________(V－1·Ω－1)，由此可得电池电动势Ex＝____________ V.
解析：由闭合电路欧姆定律得Ex＝U12＋I(R＋rx)
把I＝代入上式得Ex＝U12＋(R＋rx)
变形得＝＋＋R
从上式看出和R是线性关系，图象是直线，应剔除R＝80.0 Ω的数据点．依据所描点画出的­R图线是直线(大多数点落在直线上)，如图所示，图线的斜率k＝.由图象取两点(0,0.71)和(180,1.51)得出k＝ V－1·Ω－1≈4.44×10－3 V－1·Ω－1，Ex＝＝ V≈1.50 V.

答案：(1)80.0　(2)见解析　(3)4.44×10－3　1.50
4．某试验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内阻，备有下列器材：

①待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V)
②电流表，量程3 mA
③电流表，量程0.6 A
④电压表，量程1.5 V
⑤电压表，量程3 V
⑥滑动变阻器，0～20 Ω
⑦开关一个，导线若干
(1)请选择试验中需要的器材________(填标号)．
(2)按电路图将如图甲中的实物连接起来．
(3)小组由试验数据作出的U­I图象如图乙所示，由图象可求得电源电动势为________V，内阻为________Ω.

　　　　　 甲　　　　　　　　乙
解析：(1)依据本试验的原理以及特点，所选器材是①③④⑥⑦；(2)依据电路图连接实物图时，确定要看清电路的结构，滑动变阻器的接线柱所在的位置，留意导线不能交叉；(3)电源的电动势是纵轴截距1.45 V，内电阻r＝＝ Ω＝2.9 Ω.
答案：(1)①③④⑥⑦
(2)如图所示　(3)1.45　2.9

5．某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的试验中，串联了一只2 Ω的疼惜电阻R0，试验电路如图甲所示．

(1)按电路原理图甲连接实物图乙．
(2)该同学连好电路后，顺当完成试验，测得下列五组数据：

1
2
3
4
5
U/V
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
I/A
0.11
0.19
0.26
0.33
0.40
依据数据在图丙坐标系上画出U­I图象，并求出该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.

　　　　　　　　　丙
(3)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，分析造成本试验系统误差的缘由是：________________.
解析：(1)实物连线图如图1所示．

(2)电池的U­I图象如图2所示
图象与纵轴截距表示电动势E＝1.92 V
从图象上取两点如U1＝1.80 V，I1＝0.04 A，
U2＝1.08 V，I2＝0.30 A，
求出r′＝＝ Ω≈2.77 Ω
因r′＝R0＋r＝2.77 Ω
故内阻r＝(2.77－2) Ω＝0.77 Ω.
(3)在本试验中，由于电压表的分流作用，使通过电源的电流大于电流表的示数，所以产生系统误差的缘由是电压表的分流作用．
答案：(1)见解析　(2)图见解析　1.92　0.77　(3)见解析
6．某同学在用右图所示电路测定两节干电池的电动势和内电阻的试验中，共测出了五组数据，如下表所示：

　　次数
物理量　　
1
2
3
4
5
U/V
2.80
2.60
2.50
2.20
2.00
I/A
0.48
0.80
1.00
1.60
1.96

(1)适当选择标度，在下图坐标纸上作出U­I图线．

(2)依据图线可得被测电池的电动势E＝________，内电阻r＝____________.
(3)利用所给电路图测得的干电池的电动势E和内电阻r与真实值相比应有：E测____________E真，r测__________________r真．(填“>”、“<”或“＝”)
解析：由所给表格中的数据，在坐标纸上选取标度，描点连线，作图如图所示，

在U­I图线中，图线与纵轴的交点表示电池的电动势，图线斜率的大小表示电源内电阻的大小，所以由图线可得电池的电动势E为3.00 V(2.98～3.02 V均可)，电池的内电阻r为0.51 Ω(0.50～0.52 Ω均可)；因电压

表测量的是路端电压，而电流表测量的不是干路电流(偏小)，且当U＝0时，电流表测量的是电路中的短路电流，为此可作出电源的伏安特性曲线的测量线和真实线，如右图所示，由图知E测<E真，r测<r真．
答案：(1)见解析　(2)3.00 V(2.98～3.02 V之间均可)；0.51 Ω(0.50～0.52 Ω之间均可)　(3)<　<
7．(创新探究)在测量电源的电动势和内阻的试验中，由于所用电压表(视为抱负电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．

(1)试验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
(2)转变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10 Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填“1”或“2”)
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω

1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
(3)依据试验数据描点，绘出的R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b和R0表示)
解析：(1)试验中电阻箱起到转变电路的总电阻和分压作用，为了确保仪器的平安，一般将电阻箱的电阻先调到最大值．
(2)由于定值电阻R0＝10 Ω，若选用方案1，则电压表的示数较小，示数变化范围也很小，所以选用方案2.
(3)由题意可得E＝(R0＋R＋r)，变形为＝R＋，由题意得斜率k＝，截距b＝，解得E＝，r＝－R0.
答案：(1)最大值　(2)2　(3)　－R0