2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册 4.3测量电源的电动势和内阻 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
4.3测量电源的电动势和内阻
跟踪训练（解析版）
1．如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的U-I图线，以下实验结论正确的是（　　）
A．电池电动势的测量是准确的，内电阻的测量值偏小
B．电池内阻的测量值为3.50
Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.40
A
D．电压表的示数为1.20
V时，电流表的示数I′=0.20
A
2．在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材。某同学按如图左所示的电路图进行测量实验，其中为保护电阻，图为电压表示数与电流表示数对应关系图像，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电压表读数一直增大
B．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电流表读数先减小后增加
C．电源的电动势，内电阻
D．电源的电动势，内电阻
3．利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，正确的是（　　）
A．应选用较新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
B．应选用内阻比较大旧电池，使得电压表示数变化大
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方，这样可以保护电压表
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧
4．用如图甲所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材有：
A．双量程电流表A（量程，）；
B．双量程电压表V（量程，）；
C．定值电阻（阻值为）；
D．滑动变阻器（阻值范围，额定电流1A）；
E．滑动变阻器（阻值范围，额定电流2A）。
（1）为了调节方便，提高测量精确度，实验中应选用滑动变阻器_______（填“”或“”）。
（2）根据图甲将图乙中的实物正确连接，注意闭合开关前滑动变阻器的滑片P应处于正确的位置，并选择正确的电表量程进行连线。（________）
（3）通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图丙中作出了图线。由图线可以得出此干电池的电动势为_______V（结果保留三位有效数字）、内阻为________（结果保留两位有效数字）。
5．郝伟从回收站找到一块多用电表，发现该电表的电压、电流挡是准确的，而欧姆挡不能使用。拆开电表，经检查发现一定值电阻引线断开，且表内的干电池标签发黄、参数模糊。为测量该电阻的阻值R，及该干电池的电动势E和内阻r，他拆下该电阻和电池，并找到一个电阻箱利用图甲的电路进行了下列实验，完成步骤中的填空。
（1）将多用电表置于直流3V挡，黑表笔与a相连，闭合S，红表笔前、后分别与b、c接触。当电阻箱的电阻为时，电压表的示数分别为和，则______。
（2）保持黑表笔与a相连，将红表笔与b相接，调节电阻箱的阻值R，得到多组R的值及对应电压表的示数U，并求出及的值如下表：
在图乙中描出所缺数据点，并作出关系图线_____
。
（3）根据图线可求得该干电池的电动势______V；内电阻______结果保留3位有效数字
6．误差分析
（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作图像时描点不准确．
（2）系统误差：主要原因是电压表的（______）作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流（______）一些．U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U－I坐标系中表示出来，如图所示，可以得到，．
7．某兴趣小组为了测量电动车上电池的电动势E（约为36V左右）和内阻r（约为10Ω左右），需要将一个量程为15V的电压表（内阻Rg约为10kΩ左右）改装成量程为45V的电压表，然后再测量电池的电动势和内阻。以下是该实验的操作过程。
（1）由于不知道该电压表内阻的确切值，该小组将一个最大阻值为50kΩ的电位器RP（可视为可变电阻）与电压表串联后，利用如图甲所示的电路进行改装，请完成③的填空
①将总阻值较小的滑动变阻器的滑片P移至最右端，同时将电位器的阻值调为零；
②闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P调到适当位置，使电压表的示数为9V；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，调节电位器，使电压表的示数为___________V；
④不再改变电位器的阻值，保持电压表和电位器串联，撤去其他电路，即可得到量程为45V的电压表。
（2）该小组利用一个电阻箱R（阻值范围0~999.9Ω）和改装后的电压表（电压表的表盘没有改变，读数记为U）连接成如图乙所示的测量电路来测量该电池的电动势和内阻。该小组首先得出了与的关系式为=___________（用E、r和U表示），然后根据测得的电阻值R和电压表的读数U作出~图像如图丙所示，则该电池的电动势E=___________V、内阻r=___________Ω；
（3）不考虑电压表改装时的误差。利用图乙所示电路测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，E测___________E真，r测___________r真（填“大于”“等于”或“小于”）。
8．（1）用游标为20分度的卡尺测量某材料长度如图1，由图可知其长度为______mm。用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为______mm。
（2）在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路：
电压表V1（量程3V，内阻约6）
电压表V2（量程1V，内阻约6）
电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1）
电流表A2（量程2mA，内阻约1）
滑动变阻器R1（最大阻值3）
滑动变阻器R2（最大阻值10）
定值电阻R3（阻值1）
开关，导线若干
A．
B．
C．
D．
①甲同学想要测量马铃薯电池的电动势（约1.0V）和内阻（约500）。选用合适器材后，应选择最优电路______（填写参考电路对应的字母）进行测量。
②乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用合适器材后，应选择最优电路______（填写参考电路对应的字母）进行测量。
9．某同学要测某品牌电话手表的电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，电路中R0为定值电阻，阻值大小为0.5Ω。
（1）闭合开关S前应先将滑动变阻器的滑片移到___________（填“左”或“右”）端；
（2）实验过程中，若某次电压表的示数如图丙所示，则该示数为___________V；
（3）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表U和电流表I的示数，做出U-I图像如图丁所示，则电池的电动势E=___________V，电池的内阻________Ω（结果均保留三位有效数字）。
10．某实验小组的同学欲测量一组废旧电池组的电动势和内阻，实验室提供的器材如下：
A．废旧电池组：电动势约为，内阻约为
B．电压表：量程为，内阻为
C．电流表：量程为，内阻不超过
D．滑动变阻器：最大阻值
E.电阻箱：阻值
F.开关，导线若干
（1）由于电压表量程太小，实验小组利用电压表和电阻箱改装了一个的电压表（表盘刻度未改），则电压表应与电阻箱__________（选填“串联”或“并联”），电阻箱的阻值应为__________。
（2）为了比较精确测量电池组的电动势与内阻，请在虚线框内画出实验电路图，并标明所用器材代号______。
（3）该实验小组的同学利用设计的合理电路测出的数据绘出的图线（为电压表的示数，为电流表的示数），则电源的电动势__________，内阻__________（结果保留两位有效数字）。
11．实验小组要测量某直流电源的电动势和内阻，可用的实验器材有：电流表、电阻箱和滑动变阻器各一只，电键两个以及导线若干。在研究实验方案的过程中，发现电流表量程小，需要把电流表的量程扩大一倍才能完成实验。设计的实验电路如图1所示。
（1）扩大电流表的量程，实验步骤如下：
①断开电键和，把电阻箱的阻值调到__________（填“最大”或“最小”）；
②闭合电键，调节电阻箱，使电流表满偏；
③闭合电键，调节滑动变阻器的滑动触头，使电流表___________，此后滑动变阻器的触头的位置不再变动。
（2）测量电源的电动势和内阻，实验步骤如下：
①电键、都闭合，调节电阻箱的值，观察并记录电流表的示数；
②重复步骤①，测量并记录多组、数据；
③以为纵坐标，为横坐标，建立平面直角坐标系，根据步骤②得到的多组数据描点画图。得到的图像如图2所示；
④经测量，图像横轴截距的绝对值为，纵轴截距为，则电源的电动势____________，若已知电流表的内阻为，则电源的内阻__________。
（3）由于系统误差的存在，在扩大电流表量程的环节中，当电流表读数为时，流过电源的电流实际上并不等于，而是____________（填“大于”或“小于”），从而对后面的测量造成影响，要减小这种误差，应该满足电阻箱连入电路的总电阻____________（填“远大于”或“接近”）电流表电阻。
12．某同学准备利用下列器材测量电源电动势和内电阻。
A．干电池两节，每节电动势约为1.5
V，内阻约几欧姆
B．直流电压表，量程为3
V，内阻约为
C．直流电压表，量程为3
V，内阻约为
D．定值电阻，阻值为10Ω
E.滑动变阻器R，最大阻值50Ω
E.导线和开关
（1）该同学连接的实物电路如图甲所示，其中还有一根导线没有连，请补上这根导线（要求在闭合开关前不再调节滑动变阻器）。（______）
（2）实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表和的示数得到多组数据、，描绘出图像如图乙所示，图中直线斜率为k，横轴上的截距为a，则电源的电动势________，内阻为________（用k、a、表示）。
13．一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约）和内阻r（小于）。图中电压表量程为，内阻：定值电阻；电阻箱R，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：
（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选___________
（填“5.0”或“15.0”）；
（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
（3）根据图（a）所示电路，用R、、、E和r表示，得___________；
（4）利用测量数据，做图线，如图（b）所示：
（5）通过图（b）可得___________V（保留2位小数），___________
（保留1位小数）；
（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为___________%。
参考答案
1．D
【详解】
AB．由图像可知，电动势测量值E测=1.4V，电源内阻测量值为
由图甲电路图可知，相对于电源来说，电流表采用了外接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流，实验误差来源于电压表的分流，电动势的测量值表示为
内阻的测量值表示为
AB错误；
C．外电路发生短路时的电流为
C错误；
D．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数
D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．由电路接法可知左右两部分并联后与串联，则可知在滑片从最左端向右移动过程中，滑动变阻器接入电路电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，故A错误；
B．总电流先减小，右边支路电压增加电阻减小故电流增加，则电流表支路电流先减小，当两支路电阻相等后再向右移动阶段，电流表支路电压减电阻增加故电流表示数还是在减小，故B错误；
CD．则由图像可知当电压为2.5V时，电流为0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为；而当电压为2.4V时，电流分别对应0.33A和0.87A，则说明当电压为2.4V时，干路电流为
则根据闭合电路欧姆定律可得
解得电源的电动势
内电阻
故C正确；D错误。
故选C。
3．BD
【详解】
AB．干电池用久了内阻会变大，为了使电池的路端电压变化明显，实验时应使用内阻较大的旧的干电池作为被测电源，使得电压表示数变化大故A错误B正确；
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻最大的地方，这样可以保护电流表，故C错误；
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧，故D正确。
故选BD。
4．
1.30
0.60
【详解】
(1)[1]一般干电池内阻较小，为了使电流表示数较明显，提高测量精确度，也为了调节方便，实验中应选用滑动变阻器。
(2)[2]一节干电池，电动势约为1.5V，电压表量程选3V，内阻一般几欧，电流表量程选0.6A，也可以参考图丙中数据确定量程，实物的连接如图所示
(3)[3][4]由闭合电路欧姆定律可得
图线与纵轴交点表示电动势，故此干电池的电动势为1.30V，图线斜率绝对值表示内阻r与的串联值，可得
故内阻为
5．
【详解】
（1）[1]由欧姆定律可知
解得
（2）[2]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图线如图所示：
（3）[3][4]根据实验步骤与图示电路图可知，电源电动势为：
整理得
由图示图线可知，纵轴截距
图线斜率
解得，电源电动势为
电源内阻为
6．分流
偏小
【详解】
略
7．3
36
8
小于
小于
【详解】
（1）[1]由于电压表的内阻不确定，所以不能采用教材提供的方法进行改装。但由于电压表的量程为15V，所以要想将电压表改装成量程为45V的电压表，电位器承担的电压应该是电压表电压的两倍，由于二者之间是串联关系，所以电位器的阻值应调节为电压表内阻的两倍因此，当电压表的示数为9V时，只需调节电位器，使电压表的示数变为3V即可；
（2）[2]由闭合电路欧姆定律可知
整理可得
[3][4]故由图像可得
解得
E=36V
r=8Ω
（3）[5][6]设电压表和电位器的总阻值为R′，则由闭合电路欧姆定律可得
整理得
而
故有
E测＜E真
r测＜r真
8．
A
C
【详解】
(1)[1]游标卡尺读数为
[2]螺旋测微器读数为
(2)[3]因为电池的内阻较大，所以应该电流表分压不显著，定值电阻为1欧姆，对电路起不到保护作用，故没必要使用。故选A；
[4]新干电池内阻较小，电流表分压作用明显，所以应外接，又因为干电池电动势为1.5V，为了保护电路，应使用定值R3，故选C。
9．左
2.40
2.94
0.969
【详解】
（1）[1]
为了让电流由最小值开始调节，滑动变阻器的滑片开始时应滑到最左端。
（2）[2]
电压表量程是3.0V，最小分度是0.1V，由图示可读出电压示数为2.40V。
（3）[3]
根据闭合电路欧姆定律可知
由图可知，电源的电动势
[4]
图像的斜率的绝对值表示内电阻与定值电阻之和，故
所以
10．串联
4kΩ
4.0
5.3
【详解】
（1）[1]把量程为3V的电压表改装成量程是4V的电压表需要串联分压电阻；
[2]串联电阻分压是1V，电压表两端电压是分压电阻电压的3倍，由串联电路特点可知，串联电阻阻值为电压表内阻的，则串联电阻阻值
（2）[3]由题意可知，电流表内阻大于电源内阻，为减小实验误差，相对于电源电流表应采用外接法，实验电路图如图所示：
（3）[4][5]改装后电压表量程是原电压表量程的倍，电压表示数为U时路端电压为,根据闭合电路的欧姆定律可知路端电压为
整理得
由图乙可知图象纵轴截距
斜率的绝对值
解得电源电动势
E=4.0V
内阻
r≈5.3Ω
11．最大
半偏
大于
远大于
【详解】
（1）[1]为了保护电路，电阻箱的阻值应调到最大；
[2]若想扩大电流表的量程，需并联一个电阻且为了使量程扩大一倍，电阻应分一半的电流，故此时电流表半偏；
（2）[3][4]电流表量程扩大了一倍，故干路电流为，则有
故有
则
可得的斜率
纵截距
则电源的电动势为
电源的内阻为
（3）[5][6]在闭合开关后，由于并联滑动变阻器，使得回路总电阻变小，总电流增大，即
使通过的电流大于，要减小这种误差，则要求开关闭合前后电阻变化对电流影响很小，故电阻箱接入电路总电阻远大于电流表的内阻。
12．
【详解】
（1）[1]合上开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为最大。
（2）[2][3]由电路可得
即
故有
解得
13．15.0
1.55
1.0
5
【详解】
（1）[1]为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大，则由并联电路分压可得
代入数据解得
因此选。
（3）[2]由闭合回路的欧姆定律可得
化简可得
（5）[3][4]由上面公式可得
由图象计算可得
代入可得
（6）[5]如果电压表为理想电压表，则可有
则此时
因此误差为