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必修部分电学实验最新模拟题冲刺
专题11 安阻法测量电源电动势和内阻实验
1. (2024 黑龙江重点高中3 月质检)如图1 所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图。其中包括电
源E,开关
和
,电阻箱R,电流表A,保护电阻
,该同学进行了如下实验步骤:
(1)将电阻箱的阻值调到合适的数值,闭合
、
,读出电流表示数为I,电阻箱读数为9.5Ω,断开
,
调节电阻箱的阻值,使电流表示数仍为I,此时电阻箱读数为3.5Ω。则保护电阻的阻值
______Ω。
(计算结果保留一位小数)
(2)
断开,
闭合,调节R,得到多组R 和I 的数值,并画出
图象,如图2 所示,由图象可得,
电源电动势
______V,内阻
______Ω。(计算结果保留一位小数)
(3)本实验中,内阻的测量值______(填“大于”或“小于”)真实值。
【参考答案】 ①. 6.0 ②. 3.0 ③. 1.2 ④. 大于
【名师解析】
(1)[1]据闭合电路欧姆定律可得,
、
均闭合时有
断开
有
故保护电阻的阻值为
1
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(2)[2][3]根据闭合电路的欧姆定律可得
整理可得
可见图线的斜率为
图线的纵截距为
结合图像中的数据可得
[4]本实验中,由于电流表也有内阻,故(2)解析中内阻的测量值相当于电源实际内阻与电流表内阻之
和,可知内阻的测量值大于真实值。
2. (2024 高考T8 联盟仿真模拟)某兴趣小组设计实验测量灵敏电流计G 的内阻和电池的电动势和内阻,
实验电路如图所示,定值电阻
阻值已知。
(1)测量灵敏电流计G 的内阻的实验过程如下:
①开始实验,将开关
拨向1,再将开关
闭合,记录电流表A 的示数为I;将开关
断开,然后将开关
拨向2 后,再将开关
闭合,调节电阻箱R,使得电流表示数仍为I;
②记下此时电阻箱的示数
,则灵敏电流计的内阻
______(用题中所给符号表示)。
2
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(2)测量电池的电动势和内阻的实验过程如下:
①开始实验,将开关
按向2 后,再将开关
闭合,调节电阻箱R,得到多组阻值R 和电流表示数I,并
画出
图像,如图所示,已知斜率为k,纵轴截距为b,可得电源电动势
_______,内阻
______
(用题目已知的符号表示)。
②本实验中,电动势的测量值______(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值,内阻的测量值
______(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【参考答案】 ①.
②.
③.
④. 等于 ⑤. 大于
【名师解析】
(1)[1]根据题意可知,开关
按向1 或2 时,电流表读数一样,则电阻箱的读数等于灵敏电流计的内阻,
即
(2)①[2][3]根据题意,由闭合回路欧姆定律有
整理可得
3
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结合
及题意可得
,
解得
,
②[4][5]若考虑电流表A 的内阻,则有
解得
,
可知,由于电流表A 的影响,本实验中,电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值大于真实值。
3.(8 分)(2024 重庆名校2 月质检)实验小组为了测量某型号电池的电动势和内阻,设计了如图(a)
所示的电路图。按照图(a)连接好电路后,多次调节电阻箱并记录其阻值R 和对应的电流表示数I。根据
记录数据绘制的
图像如图(b)所示。
(1)某次实验中电流表的示数如图(c),则其读数为______A。
(2)若不考虑电流表的内阻,则由图(b)可得该电池的电动势为
______V,内阻为
______
。
(结果均保留2 位有效数字)
(3)由于电流表内阻不可忽略,测量得到的电池内阻存在系统误差,为此实验小组又设计了如图(d)所
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示的电路。闭合开关
之后,先将开关
接1,调节电阻箱
并记录电流表示数I,作出
图像,得
到斜率和纵截距的绝对值为
和
;再将开关
接2,调节电阻箱
并记录电压表示数U,作出
图像,得到斜率和纵截距的绝对值为
和
,则电池内阻可以表示为______。
【参考答案】(每空2 分,共8 分)
(1)1.40
(2)2.5 0.75
(3)
【名师解析】(2)由欧姆定律得
,变形得
,对照图(b)可得
,
,
解得
,
。
(3)由于不能忽略电流表和电压表的内阻,当
接1、2 时分别有
,
,对两式变形可得
,
。由上述解析式得
,
,解得
。
4. (2024 河北张家口期末)一实验小组欲测量一电源的电动势(约为12V)和内阻。所用的器材:电流表
(量程0~10mA,内阻未知)、电阻箱
(最大阻值
)、电阻箱
(最大阻值
)、开关
和导线若干,利用如图所示的电路先测量电流表内阻,再测量电源的电动势和内阻。
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(1)按图所示的电路,将电阻箱
的电阻调到最大,只闭合开关S,调节电阻箱
的阻值,使电流表的
示数为9mA;再闭合开关S1,保持
的阻值不变,调节
,当电流表示数为6mA 时,电阻箱
接入电
路的阻值为
。则电流表的内阻为__________
,此值_________(选填“大于”“等于”或“小于”)电
流表实际内阻值。
(2)保持电阻箱
接入电路的阻值
固定不变,不断调节电阻箱
的阻值
,读取电流表对应的
示数
,利用多组
、
数据绘制
图像,所得图线为直线,其斜率为
,纵截距为
。结合(1)问
电流表内阻的测量值,则电源的电动势可表示为___________,电源的内阻可表示为___________。(用含
、
的代数式表示)
【参考答案】 ①. 5.0 ②. 小于 ③.
④.
【名师解析】
(1)[1]由题图中电路图可知,当闭合开关S,S1时,电阻箱
与电流表并联,根据欧姆定律有
代入数据解得
[2]由于闭合开关S1之后,电路中的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的总电流增大,则
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分得的电流应该大于3mA,而计算时认为
分得的电流等于3mA,则测得的电流表内阻小于真实值。
(2)[3][4]根据题意可知,电阻箱
和电流表并联后的电阻为
根据欧姆定律可知,当流过电流表的电流为
时,回路中的总电流为
设电源的电动势为
,内阻为,根据闭合电路欧姆定律有
整理得
结合题意可得
,
解得
,
5. (2024 山西吕梁和孝义期末)某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻,
他们找到了如下实验器材:电池组(电动势约为
,内阻约为
),灵敏电流计G(满偏电流
,内阻
),定值电阻
(
),定值电阻
,电阻箱R,开关与导线若干。
同学们研究器材,思考讨论后确定了如下的实验方案,请你将该方案补充完整。
(1)若想把灵敏电流计G 改装成量程为8V 的电压表,需要______(选填“串联”或“并联”)定值电阻
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等于______
。
(2)为了准确测出电池组的电动势和内阻,同学们设计了如下图甲所示的电路图。
(3)同学们根据采集到的灵敏电流计G 的读数I 和电阻箱的读数R,作出的图像如图乙所示,已知图线的
斜率为k,纵截距为b,电源中的电流远大于电流计G 中的电流,则所测得电池组的电动势
______,
内阻
______。(用题目中所给的字母表示)
(4)该小组同学继续研讨探究;图丙所示为他们测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线,如果把四个该型
号的灯泡并联后再与
的定值电阻串联起来接在上述电池组上(若测得电池组的电动势
,内阻
),如图丁则四只灯泡消耗的实际总功率为______W(结果保留两位有效数字)。
【参考答案】 ①. 串联 ②.
③.
④.
⑤.
(
)
【名师解析】
(1)[1][2]根据电表改装原理可知若想把灵敏电流计G 改装成量程为8V 的电压表,需要串联一个定值电阻
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(3)[3][4]根据闭合电路欧姆定律有
变形可得:
结合图乙有
,
解得
,
(4)[5]设灯泡的电压为U,电流为I,则有
解得
作出对应的
图像如图所示
由图像可知,灯泡实际的电流与电压分别为
,
故四只灯泡消耗的实际总功率为
6. (2024 浙江名校协作体质检)某同学打算用如图甲所示的电路测量电源电动势E 和内阻r,已知定值
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电阻阻值为
A:闭合
,
,调节滑动变阻器,此时电流表示数为
,接着断开
,读出电流表示数
。
B:改变变阻器阻值,多次重复,记录
,
,作
C:同时闭合
,
,
,读出
(1)下列滑动变阻器阻值范围最合适的是______
A.
B.
C.
(2)若图乙中直线斜率为
,则
______,
______
(3)该实验是否有系统误差?若有,分别指出电动势和内阻的误差,结果是偏大还是偏小;若没有,请
说明理由。( )
【参考答案】(1) ①. B (2) ②.
③.
(3) ④. 实验有系统误差,电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值偏大
【名师解析】
(1)[1]为调节方便,电流表示数变化明显,滑动变阻器阻值范围最合适的是
。
故选B。
(2)[2]不考虑电流表内阻,根据闭合电路的欧姆定律
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整理得
图像的斜率为
解得电源电动势为
[3]内阻为
(3)[4]若考虑电流表内阻,根据闭合电路的欧姆定律
整理得
可知
图像的斜率不变,电动势的测量值等于真实值,内阻为
故内阻的测量值大于真实值,内阻的测量值偏大,该实验有系统误差。
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7. (2024 辽宁十校联合体)某兴趣小组要测量一个电池组的电动势和内阻,电动势约为3V,内阻约为
10Ω。现有如
下实验器材:
A.电压表V(量程
,内阻约为3kΩ)
B.电流表A(量程
,
约
10Ω)
C.定值电阻(
)
D.电阻箱
(
)
E.滑动变阻器
(
)
F.待测电池组
G.学生电源(有3V、6V、9V 三个输出电压)
H.电键S、导线若干
(1)为完成实验,需要将电流表A 改装成较大量程的电流表,该小组设计了测量电流表A 内阻的实验电
路如图1 所示。为尽可能准确测量电流表A 内阻,学生电源选择__________V 输出电压;闭合
,断开
,
调节
使电流表A 满偏;保持
阻值不变,闭合
,调节
,当电流表A 的示数为满偏电流的
时,
,则电流表A 的内阻
__________Ω。
(2)将电流表A 与定值电阻
__________联(填“串”或“并”),改装后电流表的量程为
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__________mA。
(3)为尽可能地准确测量电池组的电动势和内阻,该小组选择电阻箱
与电流表等器材完成实验,请将
图2 内电路图补充完整(所选器材要标明符号)____。
(4)按正确的电路图连接好电路进行实验,并多次测量,同时记录各仪器的读数,然后作出
图像如
图3 所示,若图像的斜率为k,纵轴截距为b,则待测电池组的电动势
__________,内阻
__________(用k、b 表示,题中字母均为基本单位下的值)。
【参考答案】(1) 9 (1 分) 12 (2 分)(2) . 并 (1 分) . 12 (2 分)
(3).
(2 分)
(4).
(2 分).
(2 分)
【名师解析】
(1)如图电路为恒流法测电表电阻,当
闭合时电路中的电流一定会有所增大,要测量结果准确,就要
减小电流的变化,需要滑动变阻器的接入阻值足够大且电源的电动势也要适当大一些,所以学生电源选择
9V 输出电压。
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若电路中的总电流不变,此时流过电流表的电流为
流过电阻箱的电流为
由并联关系有
解得
(2)电流表改装成较大量程的电流表应并联一个小电阻分流,由题可知,定值电阻的阻值为4Ω,所以其
改装后的量程为
(3)其测量电源电动势,有改装后的电流表,电阻箱,电源。即利用电流表和电阻箱测量电源电动势和
内阻,所以其电路图如图所示
(4)根据实验原理有
整理成与图3 相符合的函数关系式
即
图像斜率
,
截距
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解得
,
。
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