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 课后练习（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
课后练习（解析版）
1．小王同学要测量两节干电池的电动势和内阻，根据实验室提供的器材，设计了如图所示的实验电路。实验室提供的实验器材如下：
A．电流表（量程2A，）
B．电流表（量程100mA，）
C．电压表V（量程3V）
D．定值电阻（阻值为0.4）
E．滑动变阻器（最大阻值为10）
F．滑动变阻器（最大阻值为100）
G．开关及导线若干
（1）为了减小误差，实验中电流表选用______（填“”或“”），滑动变阻器选用______（填“”或“”）。
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最______端（填“左”或“右”），闭合开关后，调节滑动变阻器，读取多组电压表和电流表的示数U、I，作出U-I图象，如果测得图线与纵轴的截距为a，图线斜率的绝对值为k，则这两节干电池的电动势______，内阻______。（用测得的量及已知量的符号表示）
（3）小王同学发现改接一条导线，可以避免因电表内阻引起的系统误差，请在原电路要改接的导线上打“×”，并在该图上画出改接后的导线______。
2．某同学欲测定图甲所示的某品牌手机电池的电动势和内阻（内阻r约为0.5Ω），除了若干导线和开关外，可供选择的器材如下：
A．电压表V1（量程0～15V，内阻为15kΩ）
B．电压表V2（量程0～3V，内阻为3kΩ）
C．定值电阻R1（阻值为2Ω）
D．定值电阻R2（阻值为1kΩ）
E.电阻箱R3（阻值范围为0～9999.9Ω）
F.滑动变阻器R4（阻值范围为0～10Ω）
在尽可能减小测量误差的情况下，请回答下列问题：
（1）电压表应选用_______（填器材前的字母）；
（2）用笔画线代替导线，将图乙中的实验器材连接成实验测量电路；_______
（3）在正确选用器材和实验操作的情况下，获得多组电阻箱阻值R和电压表的示数U，并根据数据作出图像，如图丙所示，图线在横、纵轴的截距分别为-a、b。若不考虑电压表内阻对电路的影响，该手机电池的电动势为_______，内阻为_______；（用选取电压表的内阻RV、R1、R2、a和b表示）电动势的测量值与真实值相比_______（填“偏大”“相同”或“偏小”）。
3．为了能准确地测出某种型号干电池的电动势和内阻，物理兴趣小组设计了如图（a）所示的实验电路，并选择合适的器材正确连接好线路随后闭合开关S1，将单刀双掷开关S2分别接位置1和位置2。改变滑动变阻器滑片P的位置记录多组电压表、电流表示数（两电表内阻均未知，且不可忽略）。建立U-I坐标系，在同一坐标系中分别正确描点，作出单刀双掷开关S2接位置1、2时的U-I图像如图（b）中A、B图线所示每次测量操作都正确，读数都准确。请完成下列问题.
（1）单刀双掷开关S2接位置2时，根据记录的电压表和电流表示数正确描点，作出的U-I图像为__________图线。（选填“A”或“B”）
（2）由图（b）中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值分别为E=__________、r=__________；
（3）由图（b）中的A和B图线，可得该实验中电流表内阻=__________、电压表内阻=__________。（第（2）和（3）中结果均用、、、表示）
4．某物理兴趣小组想测量电池组的电动势和内阻。已知待测电池组由两节干电池组成（电动势约为
3V，内阻约为
3Ω）。在实验室中，同学们找到了如下器材：
A．电流表
A（量程
0～0.6A，内阻约为
0.1
Ω）；
B．微安表
G（量程
0～300μA，内阻为
500Ω）；
C．滑动变阻器
R1
（0～20Ω）；
D．滑动变阻器
R2
（0～1kΩ）；
E．电阻箱
R（0～9999.9
Ω）；
F．开关、导线若干。
（1）小组同学先利用电阻箱
R
将电流表
G
改装成量程为
3V
的电压表，电阻箱
R
应调为_______
Ω；
（2）完成改表后，小组同学采用了如图甲所示电路进行实验。其中滑动变阻器
R′应该选取_______（选填“R1
”或“R2
”）；
（3）移动滑动变阻器的滑片，获得多组电流表
A
的示数
I1和微安表
G
的示数
I2.小组同学作出的
I2﹣I1图像如图乙所示。则待测电源的电动势
E=________V、内阻
r=_______Ω（结果均保留到小数点后两位）。
5．某同学测定电源电动势和内阻，所使用的器材有：待测干电池一节（内阻很小）、电流表A（量程0.6A，内阻RA小于1Ω）、电流表A1（量程0.6A，内阻未知）、电阻箱R1（0～99.99Ω）、滑动变阻器R2（0～10Ω）、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个，导线若干。
（1）该同学按图甲所示电路图进行实验操作。
（2）测电流表A的内阻：闭合开关K，将开关S与___________（选填“C”或“D”）接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R2，读取电流表A的示数为0.20A、电流表A1的示数为0.60A、电阻箱R1的示数为0.15Ω，则电流表A的内阻RA=___________Ω。（保留两位有效数字）
（3）测电源的电动势和内阻：断开开关K，调节电阻箱R1，将开关S接C，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数；断开开关K，开关S所接位置不变，多次调节电阻箱R1重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值R和电流表A的示数I。
（4）数据处理：图乙是由实验数据绘出的图像，获得图像的斜率为k，轴的截距为b，由此求出干电池的电动势E=___________、内阻r=___________（均用字母k、b、RA表示）。
6．一同学测量某干电池的电动势和内阻。
（1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处_______；_______。
（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的
数据见下表：
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A－1
6.7
5.9
5.3
4.5
3.8
根据表中数据，在图的方格纸上作出R－关系图象______；
由图象可计算出该干电池的电动势为________V；内阻为________Ω。
（3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100
mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数为0.33
A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为________V，内阻应为________Ω。
7．一实验小组利用图（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___________%。
8．某同学通过实验研究LED灯的伏安特性曲线，可用的器材如下：电源、滑动变阻器、电流表、电压表、不同型号的LED灯两组、电键、导线。
（1）该同学将型号①灯连接成如图甲的实验电路。开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的________端（填“左”或“右”）。经检查各元件正常，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，发现电压表有示数，而电流表始终无示数，且型号①灯不亮，则一定断路的导线是________（选填导线编号）。
（2）更换故障导线后，移动滑动变阻器滑片，得到型号①灯的图像如图乙中的图线型号①，换型号灯重做实验，得到图线型号②；
（3）拆去导线2，将滑动变阻器调至适当阻值保持不变，接型号①灯时读得电流表的示数为140mA，改接型号②灯时读得电流表的示数为160mA。则电源的电动势为________V。（结果保留3位有效数字）
9．某同学要测量一个电源的电动势和内阻，可以选择的器材如下∶
①待测电源E（电动势约3V，内阻大约几十欧）
②毫安表mA（量程30mA，内阻未知）
③电压表V（量程为1.5V，内阻RV=1000Ω）
④滑动变阻器R1（0-10Ω）
⑤滑动变阻器R2（0-200Ω）
⑥电阻箱R3（0-9999Ω）
⑦开关一个，理想导线若干
（1）该同学用上述器材测量电源E的电动势和内阻，测量电路如图甲所示，电阻箱R3的阻值应该调为_________（选填“100Ω”“1000Ω”“5000Ω”）；滑动变阻器应选用_________（选填“R1”或“R2”）。
（2）根据测量电路用笔画线连接好实物电路图。（______）
（3）该同学调节滑动变阻器，测出多组数据（U为电压表V的示数，I为毫安表的示数）如下表所示，其中第3组数中电流表读数为_________mA。
实验次数
1
2
3
4
5
U/V
0.90
1.00
1.10
1.20
1.30
I/mA
29.1
24.0
13.8
8.7
（4）（描点作图）根据表中数据在下面坐标纸上作出U-I图线（______）
（5）根据U-I图线电路图及图线可以得到被测电源的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω。（结果均保留三位有效数字）
10．利用电流表和电压表（均非理想表）测定一节干电池的电动势E和内阻r。
（1）根据甲、乙两电路测量的数据描绘出的U－I图像为图丙所示的两条图线。通过推断可知图线a所对应的实验电路是_____________（填写“甲”或“乙”）；
（2）某实验小组选择了图乙所示的电路，现有电压表（0~3V）、开关和导线若干，以及下列器材：
A．电流表（0~0.6A）
B．电流表（0~3A）
C．滑动变阻器（0~20Ω）
D．滑动变阻器（0~200Ω）
实验中电流表应选用___________；滑动变阻器应选用___________。（选填相应器材前的字母）
（3）为了减少误差，先利用图丁所示的电路测量电流表的内阻，实验测得RA=0.33Ω；
（4）在图戊中用笔画线代替导线，按图乙将电路连线补充完整_________________；
（5）实验中，某同学记录的6组数据如下表所示，请在坐标纸上补齐数据点，并画出U-I图线___________。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U（V）
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
电流I（A）
0.12
0.14
0.24
0.30
0.36
0.42
（6）根据U－I图线，可得出干电池的电动势E=________V（保留三位有效数字），内电阻r=________Ω（保留二位有效数字）。
11．某实验小组成员设计了如图所示的电路精确地测量一节干电池的电动势和内阻（电动势约为1.5V），图中电流计G（量程，内阻）、电阻箱（）、。
（1）将电流计G改装成量程为0.6A的电流表，定值电阻选用下列哪一个阻值________。
A．1Ω
B．2Ω
C．3Ω
D．4Ω
（2）闭合开关前，调节电阻箱，使电阻箱接入电路的电阻为________（填“0”或“较大值”），闭合开关后，多次调节电阻箱的值，记录每次电阻箱接入电路的阻值R及对应的电流计G的示数I，作出图线，结果图线是一条倾斜直线，图线与纵轴的交点为，图线的斜率为，则电池的电动势为E=________V，内阻r=________Ω。（结果均保留3位有效数字）
12．某同学计划测量常温下某浓度的食盐溶液电阻率，在长方体绝缘容器内插上两竖直金属薄板（薄板电阻可忽略不计），板固定在左侧，板可插在容器内不同位置，容器内倒满食盐溶液。现提供实验器材如下：
A．电压表（量程，内阻约）；
B．电压表（量程，内阻约）；
C．电流表（量程，内阻约）；
D．电流表（量程，内阻约）；
E．电池组（电动势约为）；
F．开关一个；导线若干。
（1）该同学先将两金属板贴近左右容器壁，用多用电表欧姆档粗测溶液电阻约为，为了减少误差，电压表应该选取___________，电流表应该选取___________；（填器材前字母代号）；
（2）请利用以上已经选取的器材，设计一个实验电路尽可能准确地测量出该食盐溶液的电阻率，用笔画线代替导线在图中连接好实验电路；（_______）
（3）
两金属薄板横截面积，两板间距，测量时电流表读数，电压表指针偏转如下图所示，电压表读数为_______，则该食盐溶液的电阻率_______（计算的结果保留2位有效数字）；
（4）另一同学想到，移动金属板，利用测得的多组数据，描绘出图线，图线的截距可代表电源的电动势，斜率大小代表电源内阻，你认为这样计算的结果与实际值相比，电动势会________（填偏大、偏小、不变），内阻会________（填偏大、偏小、不变）。
13．某同学进行“测定电池的电动势和内阻”实验。
（1）他先用多用电表粗测电池组的电动势，测量前发现电表的指针位置如图甲所示，需要进行的操作是__________；
A．调节指针定位螺丝进行机械调零
B．调节欧姆调零旋钮进行欧姆调零
（2）他根据图乙所示实验电路测量电池组的电动势和内阻。正确连接电路后，调节滑动变阻器，得到多组测量数据。利用EXCEL的数据处理功能得到图像如图丙所示。根据图像可得，该电池组的电动势__________，内阻__________（结果均保留两位小数）。
（3）若将该电池组与阻值为的电阻串联，电阻两端的电压为__________（结果保留两位小数）。
参考答案
1．
左
a
【详解】
（1）[1][2]由于电池中的电流一般不能超过0.5A，因此要减小误差，不能选用，将与并联组装成一个量程为
的电流表，因此电流表选用，为了方便调节，滑动变阻器选用。
（2）[3][4][5]闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最左端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大，闭合开关后，根据闭合电路欧姆定律有
结合图象可知
得到
（3）[6]改过的电路如下图所示，这样测得的结果可以避免因电压表内阻引起的系统误差
2．B
偏小
【详解】
(1)[1]电压表若选择量程15V的A，读数较小，误差较大，应选择量程3V的B，再串联阻值为1kΩ的定值电阻D，由串联正比分压可知，改装后的量程为4V。
(2)[2]由于没有电流表，故采用“安阻法”，即电源与电阻箱串联，改装后的电压表测电阻箱两端的电压，由于电源内阻较小，故串联阻值为2Ω的定值电阻C，等效为电源内阻进行测量，减小误差，实物连接如图所示
(3)[3][4]由闭合电路欧姆定律可得
整理得
对比图线可得斜率、纵轴截距分别为
联立解得
，
[5]当，即电源开路时，改装后的电压表读数应等于电源的电动势，而由于电压表不是理想电压表，故读数小于电动势，可得
故电动势的测量值与真实值相比偏小。
3．A
【详解】
（1）[1]S2接位置1时，所测电池内阻的真实值是电压表内阻与电池内阻并联后的等效内阻，比真实值偏小；S2接位置2时，所测电池内阻的真实值是电流表内阻与电池内阻串联后的等效内阻，比真实值偏大。U-I图像斜率的绝对值表示电池内阻，所以S2接2时所作出的U-I图像为斜率较大的A图线。
（2）[2][3]
S2接位置1时，所测I2为短路电流的真实值；S2接位置2时，所测U1为断路电压，即电动势的真实值，所以内阻的真实值为
（3）[4][5]S2接位置1时，根据闭合电路欧姆定律有
S2接位置2时，同理有
解得
4．9500
2.80
3.26
【详解】
（1）[1]由部分电路欧姆定律得
带入数据解得
（2）[2]因电流表的量程为0~0.6A，选用R1即可保证A不被烧坏，而R2阻值太大，不便于调节；
（3）[3][4]路端电压
由闭合电路欧姆定律有
整理得
则
对应I2﹣I1图像中
解得
5．D
0.30
【详解】
（2）[1]测电流表A的内阻，闭合开关K，若将开关S接C，不能求出电流表A两端电压，所以开关S应接D。
[2]当开关S打到D后，由于电流表A与电阻箱并联，电流表A的示数为0.20A，则通过电阻箱的电流为
电压
电流表内阻
（4）[3][4]由闭合电路的欧姆定律可得
变形得
由函数结合图象可知：图线的斜率是，图象在纵轴上的截距是，即
求得
6．开关未断开
电阻箱阻值为零
1.34（1.30～1.44都算对）
1.2（1.0～1.4都算对）
1.34[结果与（2）问第一个空格一致]
1.0[结果比（2）问第二个空格小0.2]
【详解】
（1）[1][2]在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全．
（2）[3][4][5]根据闭合电路欧姆定律，得
即
即图象为直线．描点连线后图象如下图所示
根据图象可知
图象的斜率为电动势E，在
图象上取两点（2,1.59）、（5,5.61）则
（3）[6][7]根据欧姆定律，得电流表的内阻
该干电池的内阻应为
图象的斜率仍为电动势E，即
E＝1.34
V
7．15.0
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
8．左
6
2.80（2.60~3.00均可）
【详解】
（1）[1]实验电路为分压式电路，电压从0开始调节，则开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的左端。
[2]根据题意电压表有读数，则与电压表构成的回路，电路是完好的，但电流表始终无示数，且型号①灯不亮，则一定断路的导线是6。
（3）[3]接型号①灯时读得电流表的示数为140mA，由图像可知其电压为1.05V，根据闭合电路欧姆定律有
接型号②灯时读得电流表的示数为140mA，由图像可知其电压为0.80V，根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
9．1000Ω
R2
18.9
2.96
40.0
【详解】
（1）[1]根据改装电表可知，则有
量程合适。
[2]内阻大于几十欧，滑动变阻器的阻值为内阻的三到五倍，所以选R2。
（2）[3]
（3）[4]根据电流表示数可知，读数为18.9
（4）[5]
（5）[6][7]根据闭合电路欧姆定律可知
而根据改装电表可知，纵轴的示数×2为外电路电压，而图像的纵截距为电动势，斜率的绝对值为内阻，故电动势为2.96V，内阻为40.0欧。
10．甲
A
C
1.45（1.43~1.47）
0.50（0.47~0.53）
【详解】
(1)[1]若采用甲图电路，可以将电压表与电池看做一等效电源，两者是并联关系，因此测量值小于真实值，而当电流表示数为零时，由于电压表的分流仍有电流通过电源，所以此时测得的电动势小于真实值。而图乙测得的内阻大于真实值，电动势等于真实值。与图丙的U?I图象对比知道，a图象对应图甲，b图象对应图乙；
(2)[2][3]为了方便调节，以及使电流表有较大角度的偏转，应选择最大阻值较小的滑动变阻器，即C；
这时电路中的最小电流为
则选择量0~0.6A的电流表，即A；
(3)[4]根据电路图，连接实物图，如图
(4)[5]
U-I图线如图
(5)[6][7]由闭合电路的欧姆定律可知
则
所以U-I图线中，纵坐标轴截距表示电动势，即
图线的斜率表示
11．A
较大值
1.45
1.30
【详解】
(1)[1]定值电阻R1与电流计改装成一个电流表，电流计两端的最大电压大约为0.5V，若电阻箱电阻为0时，R0两端电压为1V，电路总电流为0.5A，所以电流计要改装成电流略大于0.5A的电流表。因此定值电阻R1与电流计G组成的电流表量程比0.5A略大比较合适。当定值电阻R1=1Ω时，改装后的电流表量程
故A正确。
故选A。
(2)[2]为了保护电路，闭合电键前，调节电阻箱，使电阻箱接入电路的电阻为较大值。
[3][4]由闭合电路欧姆定律
解得
由题意知
解得
又
解得
12．A
D
2.50
4.0
不变
偏大
【详解】
（1）[1][2]电源电动势为3V，则电压表选择A；电路可能出现的最大电流为
则电流表选择D；
（2）[3]由于电压表的内阻远大于待测电阻的阻值，可知要采用电流表外接，则用笔画线代替导线连接好实验电路如图；
（3）[4]电压表读数为
[5]根据
解得
（4）[6][7]由题意可知，由于电流表的读数等于通过电源的电流，而由于电流表的分压作用，使得电压标的读数小于路端电压，而若将电流表的内阻等效为电源的内阻，可知电动势的测量值是准确的；电阻的测量值等于电源内阻与电流表内阻之和，可知内阻的测量值偏大。
13．A
2.70-2.80
2.90-3.10
2.10-2.15
【详解】
(1)[1]
用多用电表粗测电池组的电动势，是作为电压表使用的，不需要欧姆调零，从指针的位置来看，应该进行机械调零，即调节指针定位螺丝进行机械调零。
(2)[2]根据图像可得，该电池组的电动势为图线的纵轴截距，即
[3]图线的斜率即为内阻
(3)[4]根据分压原理，有