第55練實(shí)驗(yàn)十二：測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分值：50分1.(10分)(2022·天津卷·9(2))實(shí)驗(yàn)小組測量某型號(hào)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。用電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、待測電池等器材組成如圖甲所示實(shí)驗(yàn)電路，由測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的U－I圖像如圖乙所示。(1)(2分)圖甲的電路圖為圖中的(選填“A”或“B”)。(2)(4分)如果實(shí)驗(yàn)中所用電表均視為理想電表，根據(jù)圖乙得到該電池的電動(dòng)勢E＝V，內(nèi)阻r＝Ω。(3)(4分)實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行反思，發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)方案存在系統(tǒng)誤差。若考慮到電表內(nèi)阻的影響，對(duì)測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，在圖乙中重新繪制U－I圖線，與原圖線比較，新繪制的圖線與橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)的數(shù)值將，與縱坐標(biāo)軸交點(diǎn)的數(shù)值將(兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)。2.(10分)用圖(a)所示的甲、乙兩種方法測量某電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻(約為1Ω)。其中R為電阻箱，電流表的內(nèi)電阻約為0.1Ω，電壓表的內(nèi)電阻約為3kΩ。(1)(4分)利用圖(a)中甲圖實(shí)驗(yàn)電路測電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，所測量的實(shí)際是圖(b)中虛線框所示“等效電源”的電動(dòng)勢E'和內(nèi)電阻r'。若電流表內(nèi)電阻用RA表示，請(qǐng)你用E、r和RA表示出E'、r'，并簡要說明理由。(2)(4分)某同學(xué)利用圖像分析甲、乙兩種方法中由電表內(nèi)電阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。在圖(c)中，實(shí)線是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(圖甲：U＝IR，圖乙：I＝UR)描點(diǎn)作圖得到的U－I圖像；虛線是該電源的路端電壓U隨電流I變化的U－I圖像(沒有電表內(nèi)電阻影響的理想情況)在圖(c)中，對(duì)應(yīng)圖甲電路分析的U－I圖像是；對(duì)應(yīng)圖乙電路分析的U－I圖像是。(3)(2分)綜合上述分析，為了減小由電表內(nèi)電阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇圖(a)中的(填“甲”或“乙”)。3.(10分)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.干電池兩節(jié)，每節(jié)電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻約幾歐姆B.直流電壓表V1、V2，量程均為0~3V，內(nèi)阻約為3kΩC.定值電阻R0，阻值為5ΩD.滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為50ΩE.開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)(6分)原理圖如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2，描繪出U1－U2圖像如圖乙所示，圖線斜率為k，與橫軸的截距為m，則電源的電動(dòng)勢E＝，內(nèi)阻r＝(均用k、m、R0表示)。(2)(4分)該實(shí)驗(yàn)方法產(chǎn)生的誤差是由于，屬于誤差。4.(10分)(2023·湖北卷·12)某實(shí)驗(yàn)小組為測量干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，設(shè)計(jì)了如圖(a)所示電路，所用器材如下：電壓表(量程0~3V，內(nèi)阻很大)；電流表(量程0~0.6A)；電阻箱(阻值0~999.9Ω)；干電池一節(jié)、開關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干。(1)(2分)根據(jù)圖(a)，完成圖(b)中的實(shí)物圖連線。(2)(4分)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值，閉合開關(guān)。逐次改變電阻箱的電阻，記錄其阻值R、相應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U－I圖像如圖(c)所示，則干電池的電動(dòng)勢為V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為Ω(保留2位有效數(shù)字)。(3)(2分)該小組根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)一步探究，作出1I－R圖像如圖(d)所示。利用圖(d)中圖像的縱軸截距，結(jié)合(2)問得到的電動(dòng)勢與內(nèi)阻，還可以求出電流表內(nèi)阻為Ω(保留2位有效數(shù)字)(4)(2分)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測量值(填“偏大”或“偏小”)。5.(10分)(2021·全國乙卷·23)一實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示的電路測量一電池的電動(dòng)勢E(約1.5V)和內(nèi)阻r(小于2Ω)。圖中電壓表量程為1V，內(nèi)阻RV＝380.0Ω；定值電阻R0＝20.0Ω；電阻箱R，最大阻值為999.9Ω；S為開關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空：(1)(2分)為保護(hù)電壓表，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選Ω(填“5.0”或“15.0”)；(2)閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；(3)(2分)根據(jù)圖(a)所示電路，用R、R0、RV、E和r表示1U，得1U＝(4)利用測量數(shù)據(jù)，作1U－R圖像，如圖(b)(5)(4分)通過圖(b)可得E＝V(保留2位小數(shù))，r＝Ω(保留1位小數(shù))；(6)(2分)若將圖(a)中的電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電源電動(dòng)勢為E'，由此產(chǎn)生的誤差為|E'-EE|×100%＝%(保留

答案精析1.(1)B(2)4.51.8(3)不變變大解析(1)通過觀察實(shí)物圖可知電流表相對(duì)電源外接，故電路圖為B；(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r有U＝－Ir＋E則U－I圖線在縱軸上的截距表示電池的電動(dòng)勢E，斜率絕對(duì)值是電池的內(nèi)阻r，根據(jù)題圖乙結(jié)合上述分析可知電池電動(dòng)勢E＝4.5V；內(nèi)阻r＝4.52.5Ω＝1.8(3)分析測量電路可知系統(tǒng)誤差的來源是電壓表的分流作用，使得電流表的示數(shù)小于流過電池的電流，考慮電壓表內(nèi)阻RV的影響，流過電壓表的電流為IV＝U可知流過電池的電流為I＝I測＋U測RV，I因電壓表內(nèi)阻RV不變，隨著電壓值U測減小，電壓表電流IV減小，當(dāng)電壓值U測趨于0時(shí)，I趨近于I測，在圖乙中重新繪制的U－I圖線如圖所示故新繪制的圖線與橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)的數(shù)值將不變，與縱坐標(biāo)軸交點(diǎn)的數(shù)值將變大。2.(1)E'＝E，r'＝r＋RA理由見解析(2)CA(3)乙解析(1)斷路時(shí)，“等效電源”路端電壓的數(shù)值E等于其電動(dòng)勢，故E'＝E。電源和電流表串聯(lián)，則“等效電源”的內(nèi)電阻r'＝r＋RA。(2)題圖甲電路中，由于電流表的分壓，內(nèi)電阻的測量值為電源和電流表串聯(lián)后的總電阻，比實(shí)際電源的內(nèi)電阻大，對(duì)應(yīng)實(shí)線斜率的絕對(duì)值比虛線的大。但當(dāng)電流為零時(shí)，電流表的內(nèi)電阻對(duì)測量沒有影響，實(shí)線和虛線重合，故C正確；題圖乙電路中，由于電壓表的分流，內(nèi)電阻的測量值為電源和電壓表并聯(lián)后的總電阻，比實(shí)際電源的內(nèi)電阻小，對(duì)應(yīng)實(shí)線斜率的絕對(duì)值比虛線的小。但當(dāng)電壓為零時(shí)，電壓表的內(nèi)電阻對(duì)測量沒有影響，實(shí)線和虛線重合，故A正確。(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，題圖甲電路中，測量值r'＝r＋RA約1.1Ω，真實(shí)值r約1Ω，相對(duì)誤差在10%左右；題圖乙電路中電壓表內(nèi)電阻較大，分流較小，可忽略，故乙電路的誤差較小，應(yīng)選擇乙。3.(1)kmk-1R0k-1解析(1)根據(jù)題圖甲結(jié)合閉合電路歐姆定律可得E＝U2＋U2整理可得U1＝R0＋rr則有k＝R0＋rr，0＝解得E＝kmk-1，r(2)該實(shí)驗(yàn)方法產(chǎn)生的誤差是由于電壓表V2的分流引起的，屬于系統(tǒng)誤差。4.(1)見解析圖(2)1.580.64(3)2.5(4)偏小解析(1)實(shí)物連線如圖：(2)由電路圖結(jié)合閉合電路的歐姆定律可得U＝E－Ir由題圖(c)可知E＝1.58V內(nèi)阻r＝1.58-1.370.33Ω≈0.64(3)根據(jù)E＝I(R＋RA＋r)可得1I＝1E由題圖(d)可知RA＋rE＝2解得RA≈2.5Ω(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，則實(shí)驗(yàn)測得的是電壓表內(nèi)阻與干電池內(nèi)阻的并聯(lián)值，即實(shí)驗(yàn)中測得的干電池內(nèi)阻偏小。5.(1)15.0(3)R0＋RV(5)1.551.0(6)5解析(1)為了避免電壓表被燒壞，接通電路時(shí)電壓表兩端的電壓不能比電壓表滿偏電壓大，當(dāng)電壓表滿偏時(shí)有U代入數(shù)據(jù)解得R＋r＝9.5Ω，故R>7.5Ω因此電阻箱接入電路的電