4.3测量电源的电动势和内阻 课时练（Word版含解析）

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
课时练（解析版）
1．如图为“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路，电源由两节干电池串联而成（电池允许通过最大电流为0.6
A）。保护电阻R有四种规格，其中最适合的是（　　）
A．5
Ω、2.0
W
B．5
Ω、0.2
W
C．50
Ω、20
W
D．50
Ω、2.0
W
2．某同学用电压表和电流表测量一个干电池的电动势和内阻，将测量到的电源的路端电压和相应电流中的总电流，画成U—I图线（如图中实线所示），设图中虚线是该干电池的真实图线，则下列说法中正确的是（　　）
A．E真>E测、r真>r测
B．E真>E测、r真C．E真r测
D．E真3．在测量电源电动势和内阻的实验中，为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，还需要用到一些其它的实验器材，下面给出的四组实验器材中，能完成实验目的有哪几组（　　）
A．一个电流表和一个电阻箱
B．一个电压表和一个电阻箱
C．一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器
D．一个电流表和一个滑动变阻器
4．某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。他根据老师提供的以下器材，画出了图1的原理图。
①电压表（量程3V，内阻）
②电流表（量程3mA，内阻）
③电流表（量程3A，内阻约为）
④滑动变阻器R1（0-20Ω，2A）
⑤滑动变阻器R2（0-100Ω，1A）
⑥定值电阻
⑦开关S和导线若干
（1）该同学没有选用电流表A的原因是___________；
（2）该同学将电流表G与定值电阻并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是________A；
（3）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是___________（填写器材编号）；
（4）该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图2所示的翻线，根据图线可求出电源的电动势______V（保留三位有效数字）；，电源的内阻_____（保留两位有效数字）。
序号
1
2
3
4
5
6
电流表
电流表
5．某同学要测量干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材们：两节干电池，定值电阻，电流表（），灵敏电流计G（满偏电流、内阻）、滑动变阻器，电阻箱，电键S，导线干。
（1）实验中，将灵敏电流计与电阻箱串联，改装成量程为的电压表，电阻箱接入电路的阻值为______。
（2）该同学根据提供的器材，连接了部分电路，请用笔画线代替导线将实验电路图甲连接完整。（______）
（3）电路中的定值电阻的作用是___________。
（4）闭合电键，调节滑动变阻器，测得多组灵敏电流计的示数和电流表的示数，作出图像如图乙所示。则电源的电动势_______V（保留两位有效数字）。
6．在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中。
（1）备有如下器材：
A．干电池1节
B．滑动变阻器（0～20Ω）
C．滑动变阻器（0～1kΩ）
D．电压表（0～3V）
E．电流表（0～0.6A）
F．电流表（0～3A）
G．开关、导线若干
其中滑动变阻器应选___________，电流表应选___________
；（只填器材前的序号）
（2）为了最大限度地减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图；（________）
（3）某同学根据实验数据作出的U-I图象如图所示，由图象可得电池的电动势为___________V，内阻为___________Ω；（答案均保留两位有效数字）
（4）电动势的测量值___________真实值，内阻的测量值___________真实值。（后两空均选填“大于”“等于”或“小于”）
7．为测量一节干电池的电动势和内阻，除了待测电池，实验室还提供的器材有：
A．电流表A（0~0.6A，内阻约几欧）
B．电压表V（0~3V，内阻约30kΩ）
C．滑动变阻器（0~10Ω）
D．滑动变阻器（0~100Ω）
E.开关和导线若干
（1）实验中滑动变阻器应选用________（填“”或“”）。实验小组成员设计的电路如图甲所示，多次调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I，在坐标系中描点，如图乙所示，请根据描出的点作出图线_______。根据作出的图线得到电池的电动势________V，内阻r=________Ω。（小数点后均保留两位数字）
（2）若实验小组成员将电路图改成如图丙所示。实验时调节滑动变阻器，测得多组U、I，在原坐标系中描点作图，则作出的图线斜率比原来的图线斜率________（填“大”或“小”）。
8．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，不论使用内外接法，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。
（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）在开关S、S0断开的情况下进行了以下的实验操作：（已知R0=2Ω）
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②分别作出两种情况所对应的U1-I1和U2-I2图像
③单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U2-I2的值，断开开关S0
④单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U1-I1的值，断开开关S0
上述操作步骤正确顺序是______（填写各步骤前的序号）
（3）单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，两个电表指针如图丙所示，此时U1=______V，I1=______A。
（4）当单刀双掷开关接2位置时，即使将R0看作电源内阻，测出的电源电动势和内阻也存在系统误差，原因是______。（填“电压表分流”或“电流表分压”）
（5）根据测得数据，作出U1-I1和U2-I2图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势E=______，内阻r=______。（结果均保留两位小数）
9．某同学分别用图甲和乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。
（1）请在相应的方框中画出图乙的电路图；___________
（2）实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图___________（选填“甲”或“乙”）；
（3）该电池的电动势E=___________V（保留三位有效数字），内阻r=___________Ω（保留两位有效数字）。
10．图（a）是某实验小组测量电源的电动势和内阻以及测量定值电阻阻值的实验电路，其中的电压表可视为理想电表。
他们的实验操作步骤为：①先断开开关S2、闭合开关S1，调节电阻箱的阻值，记下多组电压表的示数U和对应电阻箱的示数R：②再闭合S2，多次调节电阻箱的阻值，记下多组U和R。
根据实验测得的数据，他们作出了图（b）所示的图像，其中两条直线Ⅰ和Ⅱ的斜率分别为k1，和k2、在纵轴上的截距均为a。
（1）S1，S2都闭合时的图线是___________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
（2）根据图像可得，电源的电动势E=_________、内阻r=______；定值电阻的阻值Rx=_________。
11．某兴趣小组测量电源的电动势和内阻的实验原理图，如图甲所示，现提供的器材如下：
A．待测电源（电动势约为3V）；
B．电压表V1（量程为0～3V，内阻约为3kΩ）；
C．电压表V2（量程为0～6V，内阻约为10kΩ）；
D．定值电阻R1=10Ω；
E．定值电阻R2=1000Ω；
F．电阻箱R（0～99.9Ω）；
G．开关和导线若干。
（1）如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选择___________；定值电阻R0应选择___________（均填写器材前的字母序号）。
（2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的示数U，根据闭合电路的欧姆定律可得；变形可得；作出的图象如图乙所示，图线与横、纵坐标轴的截距已在图中标出，则该电源的电动势为___________V、内阻为___________Ω（结果均保留两位有效数字）。
12．某探究小组用如图所示的电路测量某电源的电动势和内阻，实验器材如下：
待测电源（电动势约3V）；
定值电阻R0（阻值为2.0Ω）；
定值电阻R1（阻值为5.5kΩ）；
电阻箱R（最大阻值为99.99Ω）；
电流表G（量程为500μA，内阻Rg=500Ω）；
开关S，导线若干。
（1）电路图中将定值电阻R1和电流表G串联，相当于把电流表G改装成了一个量程为___________V的电压表。
（2）闭合开关，调节电阻箱，并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I。若测得两组数据分别为：R2=9.60Ω，I2=400μA；R3=3.60Ω，I3=300μA，则电源的电动势为___________V，内阻为___________Ω（结果均保留两位有效数字）。
13．某实验小组为测定一电源的电动势和内阻及电阻丝的电阻率，设计电路如图甲所示：为一段粗细均匀的电阻丝，定值电阻，电压表内阻很大。调节滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I及对应的长度x，绘制了图像如图乙所示。
（1）由图丙可知电流表的内阻为__________；若已知电阻丝的横截面积，则电阻丝的电阻率______。（结果均保留两位有效数字）
（2）由图乙可得电源的电动势_________V（结果保留三位有效数字）、内阻______（结果保留两位有效数字）。
参考答案
1．A
【详解】
一节干电池的电动势约为1.5V，两节干电池的电动势约为3V，电池允许通过的最大电流为0.6A，电路最小总电阻约为
电源电动势约为3V，如果选用50Ω的保护电阻，电路最大电流约为0.06A，电流太小，故不能选择50Ω的保护电阻；如果选择5Ω、0.2W的电阻，电路最大电流为
电流太小，不能测多组实验数据。
故选A。
2．A
【详解】
根据
U=E-Ir
可知U-I图像在U轴上的截距等于电动势E，直线的斜率等于内阻r，由图像可知
E真>E测
r真>r测
故选A。
3．ABC
【详解】
A．用一个电流表和一个电阻箱，可以测出两组数据，由闭合电路欧姆定律可得
两式联立可得
故A正确；
B．用一个电压表和一个电阻箱，可以测出两组数据，由闭合电路欧姆定律可得
联立可得
故B正确；
C．用一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器，可以测出两组数据，由闭合电路欧姆定律可得
联立可得
故C正确；
D．用一个电流表和一个滑动变阻器测量，因不知外电阻大小，无法根据闭合电路欧定律列式求解，故D错误。
故选ABC。
4．量程太大
0.603
1.48
0.84
【详解】
（1）[1]一节干电池的电动势约为1.5V，为了方便实验操作，滑动变阻器应选,它的阻值范围是，电路中最小电流约为
而电流表A的量程为3A，0.15A不到该量程的三分之一，电流表A量程太大，因此不能选用电流表A。
（2）[2]改装后电流表的量程为
（3）[3]为使电路中电流较大，并且方便调节，故实验中应选用的滑动变阻器是阻值范围较小的；
（4）[4][5]由以上分析可知，改装后电流表的量程是电流表G的200倍，图像的纵截距等于电源电动势，由图可读出电源电动势为
图线的斜率大小
由数学知识可得
所以，电源内阻为。
5．19850
防止短路，保护电路
2.9
【详解】
（1）[1]
将灵敏电流计改装成量程为4V的电压表，电阻箱接入电路的阻值为
改装后的电压表内阻
（2）[2]
将电流表与滑动变阻器串联接在电路两端，灵敏电流计与电阻箱串联充当电压表与滑动变阻器和电流表并联，电路连线如图
（3）[3]
电路中的定值电阻R0的作用是保护电路，防止短路
（4）[4]
根据闭合电路欧姆定律可得
变形可得
当I2=0时，即滑动变阻器相当于断路，从图像纵截距读出电流
电动势为
6．B
E
1.5
1.0
小于
小于
【详解】
（1）[1][2]滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因干电池内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B，电流表的量程要大于电源允许通过的最大电流，对于干电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5
A，故需要选择0～0.6
A，所以电流表应选E。
（2）[3]实验电路如图；
（3）[4][5]由图象可得电池的电动势为
E=1.5V
内阻为
（4）[6][7]由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U-I图象如图所示，
由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。
7．
见解析
1.50（1.49~1.51）
0.83（0.82~0.84）
大
【详解】
（1）[1]为了便于调节，滑动变阻器应选小变阻器，故选用，
[2]作出的图线如图所示。
[3]由图线可知纵截距表示电池的电动势，有
（1.49~1.51）
[4]
图线的斜率表示电池的内阻，有
（0.82~0.84）
（2）[5]根据图丙测出的U、I作出的图线的斜率为电池内阻和电流表内阻的和，因此斜率变大。
8．
①④①③②或①③①④②
1.30
0.10
电压表分流
1.80V
2.50Ω
【详解】
（1）[1]电路图如下
（2）[2]①将滑动变阻器滑到最左端位置；
④单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据的值，断开开关S0；
①将滑动变阻器滑到最左端位置；
③单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据的值，断开开关S0；
②分别作出两种情况所对应的和图像。
故正确的顺序为①④①③②或①③①④②。
（3）[3]电压表读数为1.30V。
[4]电流表读数为0.10A
（4）[5]电压表分流，导致电流表示数偏小。
（5）[6]单刀双掷开关接1时，电流表示数为零时，电压表测量准确，故电源电动势为U1-I1的纵截距，即1.80V。
[7]
当单刀双掷开关接2位置时，电压表示数为零时，电流表测量准确，电路中的短路电流为0.4A，则有
解得
9．见解析
甲
1.52
1.8
【详解】
（1）[1]图乙的电路图如图所示
（2）[2]图甲测量的电源的内电阻等于电流表内阻与电源内阻之和，测量值偏大；而图乙测量的电源内阻为电压表内阻与电源内阻并联之后的总电阻，测量值偏小。在图像中，图像斜率的绝对值表示内电阻的测量值，图像I内阻测量值较大，对应电路为图甲。
（3）[3][4]图II中图像与纵轴的交点等于电源电动势，图II
中图像的斜率等于内电阻，因此电动势为
E=1.52V
内电阻为
10．Ⅰ
【详解】
（1）[1]
断开开关S2、闭合开关S1时有
化简得
同理S1、S2都闭合时有
可见S1、S2都闭合时的图线的斜率小，因此图线是“Ⅰ”。
（2）[2][3][4]根据图像可得
解得电源的电动势
内阻
定值电阻的阻值
11．B
D
2.7
1.1
【详解】
(1)[1]电源电动势约为，应选电压表，故选B。
[2]定值电阻应选定值电阻R2=1000Ω，因为电阻箱如果阻值远小于定值电阻，则电阻箱两侧电压变化范围太小，不能测多组实验数据。故选D。
（2）[3]由题中表达式可知，当
时
则
[4]由题中表达式和图像可知，当
时
则
12．3
3.0
0.40
【详解】
（1）[1]根据串并联电路的规律，改装后的电压表量程为
（2）[2][3]由闭合电路欧姆定律得
联立上式，代入数据得
，
13．1.0
1.49
0.73
【详解】
(1)[1]由图丙可知，PN间的距离x=0时，电流表的电阻。
[2]定值电阻R0与电流表内阻的并联电阻，由公式
解得
图丙中图线的斜率为
解得
（2）[3][4]由闭合电路欧姆定律有
即
结合图乙可知
解得