文档文本内容
第36
实验
测量电源的电动势
内阻
讲
:
和
目录
01 考情解码·命题预警......................................................................................................................................2
02 体系构建·思维可视......................................................................................................................................3
03 核心突破·
向
靶
攻坚......................................................................................................................................4
考点一
测电动势及内阻
经典方案
..................................................................................................4
知识点1 基本原理与操作..................................................................................................................4
知识点2 数据处理及误差................................................................................................................4
考向1 实验原理与操作.....................................................................................................................6
考向2 数据处理与误差分析..............................................................................................................7
考点二 安欧法
伏欧法测电源电动势
内阻
和
和
..........................................................................10
知识点1 安欧法..............................................................................................................................11
知识点2 伏欧法..............................................................................................................................11
考向1 安欧法测电源电动势
内阻
和
................................................................................................12
考向2 伏欧法测电源电动势
内阻
和
................................................................................................14
考点三 实验创新方案 ..............................................................................................................17
知识点 创新实验测量电动势与内阻................................................................................................17
考向1 实验原理的创新...................................................................................................................20
考向2 实验器材的改进...................................................................................................................21
考向3 数据处理的改进...................................................................................................................23
04
源
真题溯
·考向
知
感
....................................................................................................................................27
考点
要求
考频
2025 年
2024 年
2023 年
测定电源的电
动势和内阻
应用
低频
\
\
\
考情分析:
1.命题形式:单选题非选择题
2.命题分析:各地高考对测定电源的电动势和内阻这个实验的考查近几年频率较高,考查多在原型实验的
所用原理的基础之上,通过创新实验的方式予以考查,福建近三年对这个实验的考查频率相对较低,但是
本实验一直都是电学实验的热门题型
3.备考建议:本讲内容备考时候,注意闭合电路欧姆定律的三种表达方式的区别,要求掌握伏安法、伏阻
法、安阻法测量电源电动势和内阻的原理及电路设计,理解实验的误差分析和改进方法。
4.命题情境:经典实验题型、创新实验题型。
5.常用方法:闭合电路欧姆定律
复习目标:
1.理解和掌握
定
源的
和内阻
原理,并会做出必要的
差分析。
测
电
电动势
实验
误
2.能
在原型
基
上,通
的改
或者
新,做出同
探究。
实验
实验
进
创
够
础
过对
类
考点
一
测电动势及内阻
经典方案
知识点1 基本原理与操作
实验原
理
闭合电路欧姆定律
原理装
置图
操作要
领
(1)安装:按照原理装置图安装实验仪器
(2)操作:闭合开关,改变滑动变阻器连入电路部分的阻值,测量多组(U、I)值
(3)作图:坐标轴标度要适当,单位要标注,连线时要使各数据点均匀分布在
图线的两侧,明显偏离图线的点要舍去
知识点2 数据处理及误差
1.数据处理
方法一:列方程求解:由U=E-Ir 得,解得E、r。
方法二:用作图法处理数据,如图所示。
(1)图线与纵轴交点为E;
(2)图线的斜率的绝对值表示r=|
ΔU
Δ I |。
2.误差分析
1.由于读数不准和电表线性不良引起误差。
2.用图像法求E 和r 时,由于作图不准确造成误差。
3.实验时通电时间过长或电流过大,都会引起E、r 变化。
4.若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I 真与I 测的差值越
大。其U-I 图像如图丙所示。结论:E 测<E 真,r 测<r 真。
5.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U 真与U 测的差值
越大。其U-I 图像如图丁所示。结论:E 测=E 真,r 测>r 真。
考向1 实验原理与操作
例1 (2025·福建莆田·三模)某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示电路。
(1)请根据设计的电路图将如图乙所示的实物电路连接完整。
(2)将电阻箱接入电路的电阻调到最大,闭合
、
,调节电阻箱,使电压表和电流表的指针偏转均较大,
记录电压表和电流表的示数
及电阻箱接入电路的电阻
,由此测得电流表的内阻
;
分
得
速记
:
1.为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池)。
2.在实验中不要将I 调得过大,每次读完U 和I 的数据后应立即断开电源,以免干电池的E 和r 明显变化。
3.要测出多组(I,U)数据,且变化范围要大些。
4.画U-I 图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I 必须从
零开始)。但这时图线与横轴交点的横坐标值不再是短路电流,而图线与纵轴交点的纵坐标值仍为电源
电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻。
(3)断开开关
,多次调节电阻箱接入电路的阻值,记录每次调节后电阻箱接入电路的电阻
及电流表的示
数
,某次电流表示数如图丙所示,则这时电路中的电流
;根据测得的多组
、
作
图像,
得到图像的斜率为
,图像与纵轴的截距为
,则测得电池的电动势
、内阻
(用
、
、
表示)。
【答案】(1)见解析
(2)
(3) 0.50
【详解】(1)根据电路图,将实物连接如图所示
(2)由欧姆定律及串联电路特点可的
解得电流表的内阻
(3)[1]电流表的示数为
[2][3]根据闭合电路欧姆定律,则有
解得
结合题意可知
,
解得
,
【变式训练】(2024·福建漳州·二模)为测定一硅光电池的电动势和内电阻,某兴趣小组设计了如图甲所
示的实验电路,图中R 为滑动变阻器,电压表的量程为0~3V,内阻约为
,电流表的量程为
0~300mA,内阻为
。在光照强度保持不变的条件下进行下述实验:
(1)根据所选实验电路图连接好电路,使滑动变阻器滑片位于适当位置,闭合开关,记录电流表和电压
表对应的读数I 和U;改变滑动变阻器滑片位置,记录多组电表读数;
(2)根据数据作出
图像,如图乙所示。可求得该硅光电池的电动势
V;
(3)当
,此时硅光电池的内阻为
(结果保留2 位有效数字);根据图像可知,电池
的内阻 (填“是”或“不是”)常数;
(4)若将阻值为
的定值电阻接在该电池两端,则电阻的实际功率是 W。
【答案】
不是
【详解】(2)[1]由题图乙可知电流为零时所对应的电压为电池电动势
。
(3)[2]电压为
时,由题图乙可知电流为210mA,由闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
[3]根据题图乙可知电池的内阻不是常量。
(4)[4]在
图像中做一条过原点的直线表示
的定值电阻的伏安特性,如图所示,由图线可知该直
线与该电源的伏安特性曲线的交点坐标为
,其横、纵坐标的乘积表示电阻的实际功率
考向2 数据处理与误差分析
例2 (2025·福建宁德·三模)小宁同学将新、旧电池混搭使用,发现混搭后电池组的电能似乎消耗得很快,
不宜混用。为了弄清新、旧电池不宜混用的原因,小宁利用新、旧电池进行如下实验。实验器材与实验步
骤如下:
A.新、旧电池各一个
B.电压表(量程
,内阻约为
)
C.电流表(量程
,内阻约为
)
D.电流表(量程
,内阻约为
)
E.滑动变阻器(阻值范围
,额定电流2A)
F.开关与导线若干
(1)小宁设计了图甲所示的电路,在测量新电池时选择量程
的电流表进行实验,图乙为某次测量的
电流表示数,读数为 A;改变滑动变阻器的阻值测量出多组电流与电压的值,并在丙图中描绘了新
电池的
图像。
(2)仅将电路中的新电池换成旧电池,重新实验,发现无论怎么改变滑动变阻器的阻值,电流表的指针偏角
都很小,无法准确读数,小宁推测可能是电流表量程太大,于是换上量程
的电流表,重复(1)
操作,顺利完成实验,也在丙图中描绘了旧电池的
图像,则旧电池的
图线是图丙中的
(选填“A”或“B”),其电动势为 V,内阻为
。(结果均保留三位有效数字)。
(3)若将上述新、旧电池串联后,直接给伏安特性曲线如图丙中C 所示小灯泡(额定电压2.8V)供电,试
推断该电池组工作效率约为 (结果保留两位有效数字);由此可推测新旧电池不宜混用的主要原因
是 。
【答案】(1)0.16
(2) A
(3)
(
) 混用后电池组工作效率低或混用后电池组内阻消耗的功率很大或旧
电池内阻很大
【详解】(1)电流表最小刻度为0.02A,则此时的读数为0.16A;
(2)[1]根据U=E-Ir,旧电池的电动势偏小,内阻较大,即图像的斜率较大,可知
图线是图丙中的
A;
[2]由图像可知电动势为E1=1.40V
[3]内阻为
(3)[1]由图可知新电池的电动势E2=1.50V
内阻
新旧电池串联后的等效电动势和内阻分别为
,
与灯泡串联时
即
将此函数关系画在灯泡的U-I 图中,则
可知交点坐标I=0.16A,U=0.5V
则电源工作效率
[2]此可推测新旧电池不宜混用的主要原因是混用后电池组工作效率低或混用后电池组内阻消耗的功率很大
或旧电池内阻很大。
【变式训练】(2023·福建龙岩·一模)某同学为测量玩具电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻,现有如下实
验器材:
A.电压表V(0~10V,内阻约为3kΩ)
B.电流表A(0~0.6A,内阻约为2Ω)
C.定值电阻R0=13Ω
D.滑动变阻器R(0~50Ω)
E.待测蓄电池
F.开关S、导线若干
为了便于进行实验和保护蓄电池,该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0.实验中,多次调节外电阻R,
读出相应的电压表和电流表示数U 和I,通过描点、作图得到如图丙所示的U-I 图像。
(1)为使测量结果尽量准确,应该选择 (填“甲”或“乙”)电路图。
(2)由图像信息可知,蓄电池的电动势E= V,内电阻r= Ω;
(3)实验中电表内阻会引起实验误差,若电压表内阻RV已知,在甲电路中电压表示数U 和电流表示数I
满足表达式U=kI+b,k、b 均为常数,则b= 。(结果用RV、R0、r、E 表示)
【答案】 甲 12 2
【详解】(1)[1]因电流表内阻对电池内阻的影响较大,则实验应该采用甲电路;
(2)[2][3]由图像信息可知,蓄电池的电动势E=12V,内电阻
(3)[4]由电路可得
即
则
考点
二
安欧法
伏欧法测电源电动势
内阻
和
和
知识点1 安欧法
1.实验原理
闭合电路的欧姆定律E =
IR
+
Ir ,电路图如图所示。
2.实验器材
电源、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
3.数据处理
(1)计算法:由
解方程组求得E、r。
(2)图像法:由E=I(R+r)可得
①=R+,可作-R 图像(如图甲)
-R 图像的斜率k=,
截距
。
纵轴
为
②R=E·-r,可作R-
像
图
(如
乙
图
)
R-
像的斜率
图
k=E,纵轴截距为-
r 。
4.误差分析
(1)误差来源:电流表有内阻,导致电源内阻测量不准确;
(2)结论:E 测=E 真,r 测>r 真(r 测=r 真+rA)。(均选填“>”“<”或“=”)
知识点2 伏欧法
1.实验原理
闭合电路欧姆定律E=U+r,电路图如图所示。
2.实验器材
电源、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
3.数据处理
(1)计算法:由
解方程组可求得E 和r。
(2)图像法:由E=U+r 得:=+·。故-
像的斜率
图
k=,
截距
,如
。
纵轴
为
图
4.误差分析
(1)误差来源:电压表有内阻,干路电流表达式不准确,导致电动势测量不准确;
(2)结论:E 测<E 真,r 测<r 真。(均选填“>”“<”或“=”)
考向1 安欧法测电源电动势与内阻
例1(2025·福建龙岩·二模)某课外活动小组用如图甲电路测量自制水果电池的电动势
和内阻,其中电
流表A 的量程为1mA,电阻箱
的阻值范围为
。实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调节电阻箱,记下电流表的示数
和电阻值箱相应的阻值
;
以
③
为纵坐标,
为横坐标,作
图线;
根据
④
图线求得电池的电动势
和内阻。
回答下列问题:
(1)电流表示数
时,电阻箱的示数如图乙所示,该阻值为
。
(2)根据(1)中测得数据在图丙的坐标纸上将点补充完整并作出
图线 。
(3)忽略电流表的内阻,根据图丙求得电池的电动势
,内阻
。
(4)如果仅考虑电流表内阻对实验测量结果的影响,电池内阻实验测量值
与真实值
之间的关系是
。(选填“<”“=”或“>”)
【答案】(1)1350
(2)
(3) 0.98 1089
(4)>
【详解】(1)电阻箱的阻值为1350Ω。
(2)根据(1)中测得数据在图丙的坐标纸上将点补充完整并作出
图线如图:
(3)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
可得
则
图像的斜率
电动势
(4)如果仅考虑电流表内阻对实验测量结果的影响,则表达式
电池内阻实验测量值
大于真实值
。
【变式训练】(2025·福建福州·三模)小明为测量某种电源的电动势和内阻,用如图1 所示的电路进行实
验,器材如下:
干电池(电动势E 未知,内阻r 未知);
电流表A(量程0.6A,内阻为1Ω);
定值电阻
阻值为10Ω);
电阻箱R(最大阻值为999.9Ω);
开关S,导线若干。
(1)闭合开关S,多次改变电阻箱R 的阻值,记下电流表的对应读数I。某次测量电阻箱的示数如图2 所示,
读出电阻箱的阻值 Ω。
(2)根据实验数据,在图3 中绘制出
图像。求得电源电动势E= V,内阻r=
。(结果均保
留2 位有效数字)
(3)用该方法测得的电源内阻 (选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)12.3
(2) 4.2 3.7
(3)等于
【详解】(1)由图2 可知此时电阻箱的阻值为
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
由图3 可知
,
解得
,
(3)由于电流表内阻已知,所以用该方法测得的电源内阻等于真实值。
考向2 伏欧法测电源电动势与内阻
例2(2024·福建福州·一模)某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻,实验室提供的器材有:
A.待测锂电池(电动势E 约为3.9V,内阻r 约为2Ω,最大电流
);
B.电压表V(量程0~3V,内阻约为几千欧)
C.电阻箱
(0~99.9Ω);
D.定值电阻
;
E.定值电阻
;
F.开关S 一个,导线若干。
(1)该小组成员设计了如图甲所示电路。为了方便测量且防止调节电阻箱过程中电池烧坏,定值电阻
应
选取 (填“
”或“
”)。
(2)完善电路后,多次改变电阻箱的阻值
,读出电压U,根据测得的数据作出
图像,如图乙所示,
则电源电动势
V(结果保留2 位有效数字),
Ω(结果保留2 位有效数字)。
(3)若电阻箱损坏,某同学欲使用如图丙所示电路测该锂电池的电动势与内阻。实验过程中,闭合
、
,
记录电压表的示数
;保持
闭合,断开
,记录电压表的示数
,则电源电动势
,内阻
。(结果均用
、
、
、
表示)
【答案】(1)
(2) 4.0 1.9
(3)
【详解】(1)为了确保电源安全,电路总电阻的最小值为
由于锂电池内阻r 约为
,则接入的定值电阻值约为
即为了防止调节电阻箱过程中电池烧坏且方便测量,定值电阻
应选取
。
(2)[1][2]多次改变电阻箱的阻值
,读出电压U,根据
变形有
结合图乙有
,
解得
E=4.0V,
(3)[1][2]闭合
、
时有
保持
闭合,断开
时有
解得
,
【变式训练】(2025·福建·二模)要测量一节干电池的电动势和内阻,实验要求消除因电表内阻引起的系
统误差,某同学根据实验室提供的器材设计了如图甲所示的电路。实验室提供的器材如图乙所示,电压表
量程为
内阻约为
,电阻箱
,电流表量程为
。
(1)请根据图甲电路图用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整;
(2)将电阻箱接入电路的阻值调到最大,断开开关
,闭合开关
,调节电阻箱,使电流表和电压表的指
针偏转均较大,记录这时电压表和电流表的示数
,电阻箱接入电路中的电阻
,则电压表的内阻
(用
表示);
(3)闭合开关
,多次调节电阻箱,记录每次调节后电压表的示数
和电阻箱接入电路的电阻
,作
图像,得到图像的斜率为
,与纵轴的截距为
,则电池的电动势
,电池的内阻
。
(均用
表示)
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)电路连线如图
(2)根据欧姆定律,可知电压表内阻
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
得到
结合题意
解得
考点
三
创新实验方案
知识点 创新实验测量电动势与内阻
创新实验是以原型实验为基础进行的方案创新包括实验原理、实验器材、数据处理等方面的改进与创新
比如:1. 实验方案的改进:安阻法和伏阻法测电源电动势和内阻
2. 实验装置的改进:水果电池
3. 实验思路的改进:消除系统误差
考向1 实验原理的创新
例1 (2023·福建莆田·模拟预测)某同学用如图甲所示的电路测量电源的电动势和内阻。可提供的实验器
材有:
A.待测的一节干电池
B.一段粗细均匀、电阻率为
的电阻丝
C.螺旋测微器
D.电阻箱R(最大阻值为
,最小改变值为
)
E.电压表V(量程为
,内阻约为
)
F.毫米刻度尺
G.开关及导线若干
主要实验步骤如下,请完成下列填空:
(1)用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测量其直径,算出直径的平均值为D。某次螺旋测微器测
量的示数如图丙所示,则该示数为 mm;
(2)根据如图甲所示的电路,用笔画线代替导线将图乙中的实物连接成测量电路 ;
(3)正确连接好电路后,在开关S 断开的情况下,调节电阻丝上的导电夹P 的位置,用毫米刻度尺测量
并记录P 到电阻丝右端b 的长度x;闭合开关S,调节电阻箱的阻值使电压表的示数为U,记录电阻箱对应
的阻值R;
(4)重复步骤(3),调节电阻丝上的导电夹P 的位置,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数仍为U,得
到x、R 的多组数据;
(5)根据x、R 的多组数据,作出
图像如图丁所示,若图线的斜率为k,图线在纵轴上的截距为
,
不考虑电压表的内阻对电路的影响,则该电池的电动势为 ,内阻 。(均选用D、U、
、k、
b 表示)
【答案】 0.300
b
【详解】(1)[1]根据螺旋测微器的读数规律,该读数为
(2)[2]根据电路图,连接实物图,如图所示
(5)[3][4]根据闭合电路欧姆定律有
根据部分电路欧姆定律有
由于
可得
结合图线有
解得
【变式训练】(2023·福建南平·模拟预测)某实验兴趣小组利用如图甲所示电路,测量电源的电动势E 和
表盘数字不清但刻度清晰的毫安表量程
。待测电源电动势E 约为10V、内阻不计,图中内阻很大的电压
表量程为10V,电阻箱R 最大阻值为
,毫安表内阻
,定值电阻
阻值约为
,S 为开
关。(计算结果均保留两位有效数字)
(1)先对电表机械调零,闭合开关,多次调节电阻箱,记录多组阻值R 和电压表的相应读数U;
(2)根据图甲所示电路,
(用R、
、E 和
表示);
(3)画出
图像如图乙,电动势
V;
(4)调节电阻箱阻值为
时,电压表读数为
,此时毫安表指针指在刻度盘中央位置,则毫安表
的量程
mA;
(5)将此毫安表与电阻箱、一节干电池(电动势1.5V)、开关及导线等改装成欧姆表,如图丙所示,用
它来测量一未知电阻
,指针指在图丁的位置,则
Ω。
【答案】
9.1 20 50
【详解】(2)[1]由图甲,根据欧姆定律得
联立可得
(3)[2]由图乙可知纵轴截距为
。由上式可得
解得
(4)[3]当
,
时,由欧姆定律可得
则毫安表的量程
(5)[4]此欧姆表的内阻为
此时毫安表的示数为
,则未知电阻阻值为
考向2 实验器材的改进
例2 (2025·福建漳州·模拟预测)图甲为电阻式触摸屏的示意图,按压屏幕时,相互绝缘的两导电层接触,
电阻并联,从而改变接入电路的电阻。
(1)某研究小组找到一块电阻式触摸屏单元,将其接入电路中,简化电路如图乙所示。不按压屏幕,先将单
刀双掷开关S 拨到1,给电容器充电,待电路稳定后再将S 拨到2,此时回路中电流方向为 (填
“顺时针”或“逆时针”);
(2)该触摸屏单元两部分电阻均为
,为了较准确测量
值,研究小组设计了如图丙所示电路图,利用电
源(电动势和内阻均未知)、电流表(内阻未知)、电阻箱、开关等器材进行实验。
①某次测量时电流表示数如图丁所示,其读数,
A;
②闭合开关
和
,调节电阻箱阻值,根据数据作出
图像如图戊中图线
所示。已知图线
的斜率
Ⅰ
Ⅰ
为k,则该电源电动势
(用题中已知物理量符号表示);
断开开关
③
,按压屏幕,调节电阻箱阻值,根据数据作出图线
,已知图线
和
的纵截距之差为
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
b,
则,
(用k 和b 表示)。
【答案】(1)逆时针
(2) 0.34
【详解】(1)由图乙可知,电容器充电后下极板带正电荷,待电路稳定后再将S 拨到2,此时回路中电流
方向为逆时针。
(2)[1]某次测量时电流表示数如图丁所示,其读数
0.34A。
[2]闭合开关
和
,由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
结合
图像中图线
,可得
Ⅰ
解得该电源电动势
[3]断开开关
,由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
结合
图像,由题意可知
解得
【变式训练】(2025·湖北·高考真题)某实验小组为测量一节干电池的电动势E 和内阻r,设计了如图
(a)所示电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。
按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值
R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题:
(1)R0在电路中起______(填“保护”或“分流”)作用。
(2)
与E、r、R、R0的关系式为
______。
(3)根据记录数据作出
图像,如图(b)所示。已知R0=9.0Ω,可得E= V(保留三位有效数字),
r= Ω(保留两位有效数字)
(4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果 (填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)保护
(2)
(3) 1.47 1.3
(4)有
【知识点】用电流表和电阻箱测量电源的电动势和内阻
【详解】(1)R0与电阻箱串联,可知,R0在电路中起保护作用。
(2)根据闭合电路欧姆定律
化简可得
(3)[1][2]结合上述有
结合图(b)有
,
解得
,
(4)当电流传感器有内阻时,所测的电源内阻
导致电源内阻测量值偏大,即电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。
考向3 数据处理的改进
例3(2023·福建泉州·模拟预测)一般旧电池的电动势与新电池的相差不大,但内阻比新电池的大。某兴
趣小组设计了如图甲所示电路进行测量,以研究它们的区别。已知两干电池串联的总电动势等于两个电动
势之和,总内阻等于两个内阻之和,实验室提供了如下器材:
新、旧干电池各一节(每节电动势约1.5V)
电压表V1、V2(量程0~3V,内阻约3kΩ)
电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)
滑动变阻器
(最大阻值3kΩ)
滑动变阻器
(最大阻值20Ω)
开关,导线若干
(1)为了便于操作及测量,滑动变阻器应选 (选填“
”或“
”);
(2)按甲图连接好实验电路,闭合S1和S2,小组通过调节变阻器阻值使电流表示数逐渐变大,获得V1、
V2和A 示数的多组数据;
(3)利用实验数据在坐标纸上分别描绘出U-I 图像如图乙。由该图像可得,干电池
的内阻为
Ω(保留两位有效数字),该电池是 (选填“新”或“旧”)电池;
(4)不考虑电表内阻对电路的影响,当外电阻R 小于 Ω 时,旧电池提供的电能反而小于自身内
阻消耗的电能。(保留两位有效数字)
【答案】
5.0 旧 4.2/4.3/4.4/4.5
【详解】(1)[1]采用限流式接法,为使电流表指针偏转大于三分之一到满偏之间,电路总阻值
故选用
便于操作及测量;
(2)[2] 由该图像可得,干电池
的内阻
两节干电池的内阻之和
得
因为旧电池的内阻比新电池的内阻大,干电池
为旧电池;
(3)[3] 设电路中电流为I,旧电池提供的电能而小于自身内阻消耗的电能
设外电阻为R,由闭合电路欧姆定律,当电流等于0.28A 时
得
不考虑电表内阻对电路的影响,当外电阻R 小于4.4Ω 时,旧电池提供的电能反而小于自身内阻消耗的电
能。
1.(2022·福建·高考真题)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接
法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行
测量。已知
。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法
:单刀双掷开关
Ⅰ
S 与1 接通,闭合开关
,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据
的值,
断开开关
将滑动变阻器滑到最左端位置
③
接法
:单刀双掷开关
④
Ⅱ
S 与2 闭合,闭合开关
,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据
的值,
断开开关
分别作出两种情况所对应的
⑤
和
图像
(3)单刀双掷开关接1 时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时
V。
(4)根据测得数据,作出
和
图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势
V,内阻
Ω。(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知 (填“接法
”或“接法
”)测得的电源内阻更接近真实值。
Ⅰ
Ⅱ
(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择 (填“接法
”或“接法
”)测量更合适
Ⅰ
Ⅱ
。
【答案】 见解析 1.30 1.80 2.50 接法
接法
Ⅱ
Ⅱ
【详解】(1)[1]根据图甲所示的电路图,实物连接如图所示
(3)[2]量程为
的电压表分度值为
,需要估读到分度值的下一位,由图丙可知电压表读数为
(4)[3]当单刀双掷开关接1 时,电流表示数为零时,电压表测量准确,故电动势为
的纵轴截距,
则有
[4]当单刀双掷开关接2 时,电压表示数为零时,电流表测量准确,由
图像可知此时电路电流为
,根据闭合电路欧姆定律可知
解得内阻为
(5)[5]由图丁可知
图像的斜率为
解得
由图丁可知
图像的斜率为
解得
可得
故接法
测得的电源内阻更接近真实值。
Ⅱ
(6)[6]由电路图可知接法
的误差来源是电流表的分压,接法
的误差来源是电压表的分流,由于电源
Ⅰ
Ⅱ
内阻较小,远小于电压表内阻,结合(5)问分析可知,若只能选择一种接法,应选择接法
更合适。
Ⅱ