第八章 實(shí)驗(yàn)課3 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻1某同學(xué)設(shè)想運(yùn)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，測量未知電阻Rx的阻值、電流表A的內(nèi)阻和電源(內(nèi)阻忽略不計(jì))的電動(dòng)勢，實(shí)驗(yàn)過程中電流表的讀數(shù)始終符合實(shí)驗(yàn)要求(1)為了測量未知電阻Rx的阻值，他在閉合開關(guān)之前應(yīng)該將兩個(gè)電阻箱的阻值調(diào)至_(選填“最大”或“最小”)，然后閉合開關(guān)K1，將開關(guān)K2撥至1位置，調(diào)節(jié)R2使電流表A有明顯讀數(shù)I0；接著將開關(guān)K2撥至2位置保持R2不變，調(diào)節(jié)R1，當(dāng)調(diào)節(jié)R134.2 時(shí)，電流表A讀數(shù)仍為I0，則該未知電阻的阻值Rx_.(2)為了測量電流表A的內(nèi)阻RA和電源(內(nèi)阻忽略不計(jì))的電動(dòng)勢E，他將R1的阻值調(diào)到R11.5 ；R2調(diào)到最大，將開關(guān)K2撥至2位置，閉合開關(guān)K1；然后多次調(diào)節(jié)R2，并在表格中記錄下了各次R2的阻值和對應(yīng)電流表A的讀數(shù)I；最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，他畫出了如圖乙所示的圖象，根據(jù)你所學(xué)知識和題中所給字母寫出該圖象對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為：_(用題中所給字母表示)；利用圖象中的數(shù)據(jù)可求得，電流表A的內(nèi)阻RA_，電源(內(nèi)阻忽略不計(jì))的電動(dòng)勢E_V.解析：(1)為了保護(hù)電路，需要將電阻箱的阻值都調(diào)至最大；因?yàn)閮煞N情況下電流表示數(shù)相同，Rx和R1等效，所以RxR134.2 .(2)將電流表看作一個(gè)電阻RA，根據(jù)閉合電路歐姆定律得EI(R1R2RA)，解得R2，故 ­ R2的圖象的斜率為，則縱截距為，代入數(shù)據(jù)可得，0.5，解得E4 V，RA0.5 .答案：(1)最大34.2(2)0.542(2019屆溫州模擬)在測定一組干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：A電流傳感器1B電流傳感器2C定值電阻R0(3 k)D滑動(dòng)變阻器R(020 )E開關(guān)和導(dǎo)線若干某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中沒有電壓傳感器，但給出了兩個(gè)電流傳感器，于是他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來完成實(shí)驗(yàn)(1)該同學(xué)利用測出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I1­I2圖線(I1為電流傳感器1的示數(shù)，I2為電流傳感器2的示數(shù)，且I1遠(yuǎn)小于I2)如圖乙所示，則由圖線可得被測電池的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r_.(2)若將圖線的縱軸改為_，則圖線與縱軸交點(diǎn)的物理含義即為被測電池電動(dòng)勢的大小解析：(1)由閉合電路歐姆定律有EUIr，可得I1R0EI2r，則I1I2，即I1與I2間為線性關(guān)系，由數(shù)學(xué)知識可得，k，b，由題圖乙可知，b1.5 mA，k0.5×103，解得E4.5 V，r1.5 .(2)若將圖象縱軸改為路端電壓，即I1R0，則圖線與縱軸交點(diǎn)的物理意義即為被測電源電動(dòng)勢的大小答案：(1)4.51.5(2)I1R03(2018屆開封模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來測量電源電動(dòng)勢E及電阻R1和R2的阻值實(shí)驗(yàn)器材有：待測電源E(不計(jì)內(nèi)阻)，待測電阻R1，待測電阻R2，電壓表V(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(099.99 )，單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干(1)先測電阻R1的阻值請將該同學(xué)的操作補(bǔ)充完整：A閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R0和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1.B保持電阻箱示數(shù)不變，_，讀出電壓表的示數(shù)U2.C則電阻R1的表達(dá)式為R1_.(2)該同學(xué)已經(jīng)測得電阻R13.2 ，繼續(xù)測電源電動(dòng)勢E和電阻R2的阻值，其做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的 ­ 圖線，則電源電動(dòng)勢E_V，電阻R2_.解析：(1)將S2切換到b，由歐姆定律有U2I(R0R1)，U1IR0，聯(lián)立解得R1R0.(2)根據(jù)EU(R1R2)，變形得·，對比圖象有0.5，得E2 V；2.0，R13.2 ，得R20.8 .答案：(1)將S2切換到bR0(2)20.84在“測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室僅提供下列實(shí)驗(yàn)器材：A兩節(jié)舊干電池，每節(jié)電動(dòng)勢約1.5 VB直流電壓表V1、V2，量程均為03 V，內(nèi)阻約3 kC電流表，量程00.6 A，內(nèi)阻小于1 D定值電阻R0，阻值2 E滑動(dòng)變阻器R，最大阻值15 F開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)請根據(jù)如圖甲所示的實(shí)物圖，在圖乙虛線框中畫出對應(yīng)的電路圖(2)根據(jù)圖甲電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得多組U、I數(shù)據(jù)，作出U­I圖象，求出電動(dòng)勢和內(nèi)阻的值均小于真實(shí)值，其產(chǎn)生誤差的原因是_(3)實(shí)驗(yàn)過程中，由于電流表發(fā)生了故障，某同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭，記錄U1和U2的值如下表所示，用測出的數(shù)據(jù)在圖丁中繪出U2­U1圖線組數(shù)123456電壓U1/V0.801.251.531.721.871.98電壓U2/V1.601.872.042.152.242.31(4)由圖線可得被測電池組的電動(dòng)勢E_ V，內(nèi)阻r_.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析：(1)如圖所示(2)電流表不是測得流過電池的電流，原因是電壓表的分流造成的(3)根據(jù)描點(diǎn)法，如圖所示(4)由閉合電路歐姆定律可知，EU2r，變形得U2EU1，結(jié)合圖象分析可得E2.9 V(2.83.0 V均可)，r3.0 (2.93.1 均可)答案：見解析5(2018屆韶關(guān)模擬)某同學(xué)要測定一電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)器材有：一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表，測得的電流用I表示)，一只電阻箱(阻值用R表示)，一只開關(guān)和導(dǎo)線若干該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)(1)該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是E_(用r、I、R表示)(2)該同學(xué)在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱調(diào)到_(選填“最大值”“最小值”或“任意值”)，實(shí)驗(yàn)過程中，將電阻箱調(diào)至如圖乙所示位置，則此時(shí)電阻箱接入電路的阻值為_.(3)該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的 ­ R圖象，則由圖象可求得，該電源的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r_.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是EI(Rr)(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的安全性原則，在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱調(diào)到最大值根據(jù)電阻箱讀數(shù)規(guī)則，電阻箱接入電路的阻值為2×10 1×1 21 .(3)由EI(Rr)可得Rr. ­ R圖象斜率等于，E6.3 V，圖象在縱軸上的截距等于r，r2.5 .答案：(1)I(Rr)(2)最大值21(3)6.3(6.16.4)2.5(2.42.6)6某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示，其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì)G改裝的電流表A，V為標(biāo)準(zhǔn)電壓表，E為待測電池組，S為開關(guān)，R為滑動(dòng)變阻器，R0是標(biāo)稱值為4.0 的定值電阻(1)已知靈敏電流計(jì)G的滿偏電流Ig 100 A、內(nèi)阻rg2.0 k，若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA，應(yīng)并聯(lián)一只_(保留1位小數(shù))的定值電阻R1.(2)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路(3)某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表所示：測量次數(shù)12345678電壓表V讀數(shù)U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改裝表A讀數(shù)I/mA20406080100120140160該小組借鑒“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的方法(逐差法)，計(jì)算出電池組的內(nèi)阻r_(保留2位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)是_(4)該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)際阻值對測量結(jié)果的影響，用一已知電動(dòng)勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組，通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動(dòng)勢的測量值與已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測量值總是偏大若測量過程無誤，則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是_(填選項(xiàng)前的字母)A電壓表內(nèi)阻的影響B(tài)滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小CR1的實(shí)際阻值比計(jì)算值偏小DR0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大解析：(1)由電流表的改裝知識可知R1 1.0 .(2)如圖所示(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合逐差法可知r1R0，r2R0，r3R0，r4R0.故rR01.66 .逐差法在計(jì)算中體現(xiàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是：充分利用已測得的數(shù)據(jù)(4)根據(jù)題意可知，內(nèi)阻的測量值為r測R0，因此，電壓表的內(nèi)阻、滑動(dòng)變阻器的阻值對測量結(jié)果無影響若R1的實(shí)際值比計(jì)算值偏小，則改裝后的電流表示數(shù)偏小，導(dǎo)致內(nèi)阻測量值偏大根據(jù)內(nèi)阻測量值的表達(dá)式可知，R0的實(shí)際值比標(biāo)稱值偏大，也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻測量值偏大故選CD.答案：(1)1.0(2)見解析圖(其他正確連接同樣可以)(3)1.66充分利用已測得的數(shù)據(jù)(4)CD7