12.3电池电动势和内阻的测量 同步练习—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

2021-2022人教版（2019）高二物理必修三
12.3电池电动势和内阻的测量
一、单选题
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．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
3．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4．某同学在设计测电源电动势和内阻的电路时，电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。能精确地测量出电源的电动势和内阻的电路为（　　）
A．
B．
C．
D．
5．用伏安法测电池1和电池2的电动势E1、E2以及内阻r1和r2。由测得的数据在U—I图上分别它们的图线直线1和直线2，如图所示，由图可以判断（
）
A．E1
<
E2，r1
<
r2
B．E1
<
E2，r1
>
r2
C．E1
>
E2，r1
>
r2
D．E1
>
E2，r1
<
r2
6．如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测电源电动势和内电阻，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E和r与真实值和相比较，正确的是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
7．某同学在做“测定干电池的电动势和内电阻”的实验时，记录的数据如下表所示：发现实验结果与预期的不一致。分析记录的数据可估计实验电路错误所在。已知下图中的均为保护电阻，则该同学的实验电路可能错接成图中的（　　）。
0.60
0.70
0.80
0.90
1.0
1.1
0.18
0.21
0.24
0.27
0.30
0.33
A．
B．
C．
D．
8．采用如图所示的电路，通过改变外电路电阻R，测出多组U、I的数据，作出图像，利用图像可以求解出电源的电动势和内电阻；某同学考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，认为本实验是存在系统误差的；关于该实验的系统误差，下列分析正确的是（　　）
A．滑动变阻器接入电路的阻值越大，系统误差越小
B．滑动变阻器接入电路的阻值大小对系统误差没有影响
C．电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
D．电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
二、多选题
9．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
10．用电流表和电压表测定干电池的电动势和内阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择甲图所示电路，若根据某次实验记录数据画出的U—I图像如图丙所示，下列关于这个图像的说法正确的是（　　）
A．纵轴截距表示待测干电池的电动势，即E＝3.0V
B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6A
C．根据，计算出待测干电池的内阻为5Ω
D．根据计算出待测干电池的内阻为1.0Ω
11．为测定电池的电动势和内阻，待测电池、开关、导线配合下列仪器可达到实验目的的是（　　）
A．—个电流表和一个电阻箱
B．—个电压表和一个电阻箱
C．一个电流表和一个滑动变阻器
D．—个电压表和电流表和一个滑动变阻器
12．在用图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中，若有两只量程相同的电压表V1和V2，内阻；两只量程相同的电流表A1和A2，内阻。为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是（　　）
A．V1和A2
B．V2和A2
C．V2和A1
D．V1和A1
三、实验题
13．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）。
四、解答题
14．在如图所示的电路中，电阻，，，当电键K断开时，电压表示数为，当K闭合时电压表示数为，求：电源的电动势E和内电阻r。
15．如图所示，R1＝28Ω，R2＝18Ω，当开关处于位置1时，电流表示数为I1＝0.4A；当开关处于位置2时，电流表示数为I2＝0.6A，内阻RA＝0.8Ω。求：电源电动势E及内阻r。
16．如图所示为电压表和电流表测定电源的电动势和内电阻的电路图，采用的是电流表外接法．若已知电压表和电流表的内电阻分别为RV和RA，试计算用这个电路测得的电动势及内电阻的相对误差．
17．图（a）所示电路中，定值电阻，R为电阻箱，为单刀双掷开关．闭合，将切换到“a”，调节电阻箱，读出其阻值为，记录电压传感器测得的数据为，然后保持电阻箱阻值不变，将切换到“b”，记录电压传感器示数为．
（1）试写出电阻的表达式．
（2）若求得电阻，将切换到“a”，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱阻值R和记录对应的电压传感器数据U，对测得的数据进行处理，绘出如图（b）所示的图线．求电源电动势E和内阻r．
试卷第2页，总2页
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．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。
3．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。
4．A
【详解】
因为电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。则A图可以精确地测量出电源的电动势和内阻；B图中测得的电源内阻包含了电流表的内阻，即内阻测量值偏大；C图无电流表，只有滑动变阻器和电压表，无法测量电动势和内阻；D图中导线把电源短路了，也无法进行测量。
故选A。
5．A
【详解】
根据闭合电路的欧姆定律有
E
=
U
+
Ir
整理后有
U
=
-
Ir
+
E
则U—I图线斜率的绝对值代表内阻的大小，纵截距代表电源的电动势，所以有
E2
>
E1，r2
>
r1
故选A。
6．C
【详解】
不考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
故选C。
7．B
【详解】
根据图表可知电压表示数与电流表示数同时增大，对B图，定值电阻有
可能同时测量定值电阻两端的电压和电流，对A图，
CD图
故电压随电流增大而减小。
故选B。
8．D
【详解】
AB．本实验中的误差来自于电压表的分流作用，滑动变阻器接入电路部分的阻值越大，则电压表分流越大，误差越大，故A、B错误；
C．电流表采用的是内接法，其内阻不会对测量带来影响，故不产生系统误差，C错误；
D．由于电压表的分流作用使电流测量值偏小，从而产生系统误差，故D正确。
故选D。
9．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。
10．AD
【详解】
A．所测干电池的内阻较小，电路图应设计为电流表相对于干电池的外接法，故应选甲图所示的电路图。U－I图像的纵截距为I＝0时的路端电压，其大小等于电动势，故E＝3.0V，选项A正确；
B．横轴截距表示路端电压为2.4V时的电流，并非短路电流，选项B错；
CD．U－I图像的斜率的绝对值表示干电池的内阻，故
r＝＝Ω＝1.0Ω
选项C错误，选项D正确。
故选AD。
11．ABD
【详解】
测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律E=U+Ir，电压表测量路端电压U、用电流表测量电流I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电动势和内阻。也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻箱可以读出阻值，由U=IR可求出路端电压。也可以用电压表和电阻箱组合，由电压表读数U与电阻箱读数R之比求出电流。但不能用一个电流表和一个不能读数的滑动变阻器组合测量电动势和内电阻；故ABD正确，C错误。
故选ABD。
12．AD
【详解】
本实验中电流表相对电池外接，系统误差是由电压表分流引起的
，
要减小误差，应选内阻大的电压表，故电压表选，本实验中电流表的内阻对结果无影响。
故选AD。
13．
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
14．9V，6Ω
【详解】
当电键K断开时，和串联，路端电压
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=3+r
当电键K闭合时，短路，和并联路端电压为
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=1.8+1.2r
联立解得
E=9V
r=6Ω
15．E=12V；r=1.2Ω
【详解】
由闭合电路的欧姆定律可得，开关处于1时：
E=I1（R1+r+RA）
开关处于2时
E=I2（R2+r+RA）
代入数据解得：
E=12V
r=1.2Ω
16．ηE=0
ηr=
【解析】
【详解】
按实验原理的要求，电流表和电压表的读数应分别是总电流和路端电压．从电路结构看，电流表读数确实是总电流，但由于电流表有电阻，所以电压表的读数不是路端电压，这样就造成系统误差．
运用等效法把电源和电流表作为一个整体看成一个新的等效电源，如图所示中虚线框所示，此时电压表确实接在这个新电源的两端，读数确实是路端电压，而此时电流表的读数仍表示总电流．因此根据电压表和电流表的读数测得的E和r是这个新电源的电动势和内电阻的真实值．
新电源实际上是由电池和电流表的内阻RA串联而成，设电池的电动势和内电阻分别是E0和r0，应有如下对应关系：
E=E0
r=r0+RA.
相对误差分别为
ηE=0
ηr==.
17．(1)
(2)
2V
0.5Ω
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律
，
联立方程求得
（2）利用图线的截距求
，
令，即得
将，，代入上式得
（通过图线斜率求解r同样可以）
答案第1页，总2页
答案第1页，总2页