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 同步练习（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
同步练习（解析版）
1．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
2．在如图所示的电路中，已知电阻和的阻值，在电键打到位置1和位置2时，在电流表中读出不同的示数，则利用该电路（　　）
A．可以测量电源电动势，但不能测量电源内电阻
B．可以测量电源内电阻，但不能测量电源电动势
C．可以测量电源电动势，也可以测量电源内电阻
D．不能测量电源电动势，也不能测量电源内电阻
3．某实验小组的同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时，实验器材的连接如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器连接得不正确
B．电压表的量程合适
C．电压表的量程不合适
D．电压表的接线不妥当
4．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
5．电话手表是一种集手表。通话与定位等功能于一体的新式通信工具。小贾同学要测某品牌电话手表的电池的电动势（约为3V）和内阻（约为0.5Ω），设计了如图甲所示的电路，电路中为定值电阻，电压表内阻较大。
（1）请按图甲电路帮助小贾同学完善图乙实物的连线。（______）
（2）滑动变阻器应选用____________，定值电阻应选用____________。
A．滑动变阻器（阻值为0~3Ω，允许通过的最大电流为1A）
B．滑动变阻器（阻值为0~50Ω，允许通过的最大电流为1A）
C．定值电阻（阻值为1.0Ω，功率不能超过2W）
D．定值电阻（阻值为10Ω，功率不能超过10W）
（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，作出图像如图丙所示，则电池的电动势E=__________V（结果保留三位有效数字），电池的内阻____________Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）当电压表的示数如图丁所示时，电池的输出功率是________W（结果保留两位有效数字）。
6．如图所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约为3
V，内阻约为1Ω。现提供的器材如下：
A．电池组；
B．电压表V（量程0～3
V，内阻约为1000Ω）；
C．电阻箱C（0～99.9Ω）；
D．定值电阻；
E．定值电阻；
F．开关和导线若干。
（1）如果要准确测量电源的电动势和内阻，定值电阻应选择______（选填“D”或“E”）。
（2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图象如图所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为、a，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为______，内阻为______（用字母表示）。
（3）该实验测得的电动势与真实值相比______。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
7．某同学设计了如图甲所示的实验电路，测一节干电池的电动势和内阻。
（1）连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器的滑片应调到______（选填“”或“”）端。
（2）闭合开关，接位置1，改变滑片的位置，记录多组电压表、电流表示数。
（3）重复（1）操作，闭合开关，接位置2，改变滑片的位置，记录多组电压表、电流表示数。
（4）建立坐标系，在同一坐标系中分别描点作出接位置1、2时的图像如图乙所示。由于接位置1，电压表有______（选填“分流”或“分压”）作用，接位置2，电流表有______（选填“分流”或“分压”）作用，从而导致实验结果存在系统误差。若每次测量操作都正确，读数都准确。则由图乙中的和图线，可得电动势和内阻的真实值为：______，______。（结果均保留3位有效数字）。
8．某兴趣小组测一电池组的电动势和内阻，电动势约为3V，内阻约为10Ω。现有如下实验器材：
A．电压表V（0--15V，内阻约为3kΩ）
B．电流表A（0--2mA，Rg=12Ω）
C．定值电阻（R0=6Ω）
D．电阻箱R1（0--999Ω）
E.滑动变阻器R2（0--2000Ω）
F.待测电池组
G.电键S、导线若干
（1）为完成实验需将电流表A改装成较大量程的电流表，A应与定值电阻R0______联（填“串”或“并”），改装后电流表的量程为______mA；
（2）为测量尽可能准确，电阻箱R1与滑动变阻器R2应选______；（填“R1”或“R2”）
（3）根据你所选用的实验器材，设计实验电路并在虚线框内将电路图补充完整（所选器材要标明符号）；______
（4）按正确的电路图连接好电路进行实验，并多次测量，同时记录各仪器的读数，然后做出图象如图所示，但忘记标注纵坐标，请你补充完整，此纵坐标应为______（填I、U、或）。若图象的斜率为k，纵轴截距为b，则该电池组的电动势E=______。（用题中的相应符号表示）
9．某同学要测量一电源（电动势E约为3V）的电动势和内阻。实验室有以下器材：两个相同的电流表和（量程为，内阻为）、滑动变阻器（最大阻值为5Ω、额定电流为3A）、两个定值电阻、开关S和若干导线。
测量次数
I1/A
I2/A
1
0.39
0.10
2
0.33
0.20
3
0.30
0.26
4
0.28
5
0.26
0.34
（1）该同学先将电流表，与定值电阻串联，可改装成量程为________V的电压表。
（2）该同学设计了如图甲所示的电路图，通过改变滑动变阻器的阻值，获得了多组数据如下表，第4次测量时，电流表的指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A。
（3）将5组实验数据在图丙中描点画图____。并根据图线求出电源电动势E=________V，r=________Ω。（结果均保留两位小数）
10．某探究小组想要利用以下所给器材测量“多用电表中蓄电池的电动势和内阻”。
A．待测蓄电池（电动势标称值9V，内阻未知）
B．电阻箱（0~999.9）
C．电流传感器（允许通过最大电流500mA）
D．定值电阻R0=5
E．开关和若干导线
（1）如图1所示是该探究小组连接的实验电路图。在开关闭合之前，应将电阻箱的阻值调到___________（“较大值”、“最小值”或“任意值”）；
（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流传感器示数I，以及计算的数据见下表。其中第五组数据中电阻的数值如图2中电阻箱所示，请读出该组数据___________。
R/
60.0
52.0
43.0
31.0
21.0
16.0
I/A
0.14
0.16
0.19
0.25
0.27
0.35
0.43
7.14
6.25
5.26
4.00
3.85
2.86
2.33
根据表中数据，在图3方格纸上作出关系图像_________。
若忽略电流传感器的内阻，由图像可计算出该干电池的电动势为___________V；内阻为___________；（计算结果均保留三位有效数字）
（3）若考虑电流传感器的内阻，（2）中测量的电源电动势___________，内阻___________。（选填“偏大”“偏小”或“没有影响”）
11．在测量电源的电动势和内阻的实验中，身边备有如下器材：
A．待测电源（电动势约为9V）；
B．电压表（量程3V，内阻约为3）；
C．电压表（量程3V，内阻约为9）；
D．电阻箱R（阻值范围0~999.9）；
E．定值电阻（10）；
F.开关一个导线若干。
（1）某同学设计了如图所示的实物电路，为减少实验误差，电压表应选用_________（选填“”或“”）；为电路安全，开关闭合前应先将电阻箱的阻值调到__________（选填“最小值”或“最大值”）。
（2）改变电阻箱的阻值R，分别读出电压表的示数，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是__________（选填“a”或“b”）。
方案
电阻箱的阻值R/
a
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
b
500.0
450.0
400.0
350.0
300.0
250.0
（3）读取多组电阻箱的阻值R和相应的电压表示数U，得到图像。若图线的斜率为k，纵坐标截距的绝对值为b，则该电源的电动势_________、内阻_________。（均用k、b和表示）
12．为测量一电源的电动势及内阻，某小组设计了如下实验方案。
（1）先利用多用电表直流电压挡位粗测电源的电动势。如图甲，1号接线柱应接___________表笔（选填“红”或“黑”）。选用“直流电压5V”挡时，表盘如图乙所示，读出该电源的电动势为___________V；
（2）设计如图丙所示电路，若实验中电压表V1读数为U1，电压表V2读数为U2，电表为理想电表，R0为定值电阻。改变滑动变阻器R得到多组实验数据。作出的丁图像为直线，且与纵轴的截距等于b，斜率的绝对值为k，则电源电动势E=__________，电源内阻r=___________；（用题目中的已知量表示）
（3）若考虑电表内阻，（2）中电源电动势的测量值___________真实值（选填“>”、“<”、“=”）。
13．某课外活动小组利用铜片、锌片和橙汁制作了橙汁电池，并利用所学知识设计电路测量该电池的电动势E和内阻r。他们在一个玻璃器皿中放入橙汁，在橙汁中相隔—定距离插入铜片和锌片作为橙汁电池的正、
负极。使用的器材有∶
A．毫安表（量程0~3
mA，内阻未知）；
B．滑动变阻器
（最大阻值为500
Ω）；
C．电阻箱
（阻值范围为0?999。
9Ω）；
D．开关和导线若干。
该小组成员分析发现，由于毫安表的内阻未知，所以无法直接测量该橙汁电池的电动势和内阻，经过思考后，该小组设计了如图甲所示的电路，先测出该毫安表的内阻、再测量橙汁电池的电动势E和内阻r。
（1）请按照图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，将图乙实物图中的滑动变阻器接入电路，要求当滑动变阻器的滑片滑到最右端时。滑动变阻器接入电路的阻值最大_________。
（2）该小组连接好电路后，首先对毫安表的内阻进行测量，请完善测量步骤。
①将滑动变阻器的滑片滑至最右端，断开开关，闭合开关；
②滑动滑动变阻器的滑片，使毫安表的指针达到满偏；
③保持________不变，闭合开关，调节电阻箱的阻值，使毫安表的示数达到满偏电流的一半；④读出此时电阻箱的示数，即可求得毫安表的内阻。
（3）
该小组发现，当毫安表的电流达到满偏电流的一半时，电阻箱的示数为50.0Ω，则毫安表的内阻_______Ω，用此种方法测得的毫安表的内阻与其真实值相比，测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
（4）该小组测得毫安表的内阻之后，采用以下方法测量该橙汁电池的电动势E和内阻r。首先将电路中滑动变阻器的滑片移至最右端，然后多次改变电阻箱的阻值R得到了多组毫安表的电流I，根据测得的数据作出图像，如图丙所示，则该电源的电动势E=_______，内阻r=______（结果均保留三位有效数字）
参考答案
1．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。
2．C
【详解】
开关接1时，由闭合电路欧姆定律可得
开关接2时，同理可得
由于已知电阻和的阻值，在电流表中读出不同的示数、，则可根据以上两方程得出电源电动势的值和电源内阻的值。
故选C。
3．ABD
【详解】
A．在实物连线图中，滑动变阻器的两个固定端接入电路，滑片没有接入，所以移动滑动变阻器滑片时，不会改变接入电路的电阻大小，变阻器不起变阻作用，故A正确；
BC．题图中电源由一节干电池充当，电动势约为1.5
V，所以电压表的量程应选用0~3
V，故B正确，C错误；
D．题图中把电压表直接和电池两端并联，这样即使将开关断开，电压表仍有示数，即开关不能控制通过电压表的电流，且电流从电压表负接线柱流入，从电压表正接线柱流出，所以电压表的接线不妥，故D正确。
故选ABD。
4．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。
5．
A
C
2.92（2.91~2.93）
0.44（0.42~0.46）
0.96（0.95~0.98）
【详解】
（1）[1]根据原理图连接实物如图所示。
（2）[2][3]若滑动变阻器选用阻值大的，不方便操作，则选择A即可；保护电阻是防止电源发生短路，选用阻值小C的即可。
（3）[4]根据
由题图丙的图像可知，图像纵轴截距为2.92V，则电池的电动势
[5]图像斜率的绝对值
电源内阻
[6]当电压表示数时，由图像可知，电源的输出功率
6．D
偏小
【详解】
（1）[1]的定值电阻过大，使得电压表指针的偏角太小，在改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故定值电阻选择D。
（2）[2][3]由闭合电路欧姆定律得
整理得
则有
，
解得
，
（3）[4]考虑到电压表的分流作用，则有
变形得
可知
电动势的真实值
故求得电动势E的值偏小。
7．
分流
分压
1.50
1.50
【详解】
（1）[1]为保护电流表，实验开始前，应将滑片P置于电阻最大的a端；
（4）[2]当接1位置时，电压表有分流作用，可把电压表与电源看做个等效电源，根据闭合电路欧姆定律
可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的图线应是B线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差。
[3][4][5]当接2位置时，电流表有分压作用，可把电流表与电源看做个等效电源，根据闭合电路欧姆定律
可知电动势测量值等于真实值，图线应是A线，即
由于接1位置时，图线的B线对应的短路电流为
所以
8．并
6
R1
【详解】
（1）[1]电流表A改装成较大量程的电流表应并联一个小电阻分流。
[2]由题可知，定值电阻的阻值为电流表A内阻的一半，则电流大小为电流表A量程的两倍，所以总电流为3倍的电流表A的量程即为6mA。
（2）[3]由于所给电压表量程太大，用电压表和电流表、滑动变阻器测量时误差较大，可用改装后的电流表与电阻箱来测量，故应选电阻箱R1。
（3）[4]由于所给电压表量程太大，可用改装后的电流表与电阻箱来测量电源电动势和内阻，电路图如下图所示：
（4）[5][6]根据实验原理有
得
变形得
由于图像是一条直线则此纵坐标应为，由图像可知，斜率
得
9．3.6
0.30
2.64（2.58~2.76）
2.30（2.14~2.50）
【详解】
（1）[1]将电流表，与定值电阻串联，由串联电路规律有
（2）[2]电流表的最小刻度为0.02A，其读数只能同位估读，则电流表的示数为0.30A。
（3）[3]将5组实验数据在图丙中描点画图如图所示
[4][5]根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
由图像可知
，
代入数据解得
，
10．较大值
28.0
9.11（8.71～10.13均正确）
1.00（0.50～1.50均正确）
没有影响
偏大
【详解】
（1）[1]由图1可知测量电路是串联电路，电流传感器最大电流是0.5A，电路电阻最小为
因此在开关闭合之前，应将电阻箱的阻值调到较大值。
（2）[2]由图2可知，电阻箱示数为28.0Ω。
[3]将表格中数据描点作图如图所示
[4]由闭合电路欧姆定律可知
E=I（R+r+R0）
化简可得
由此可见图线的斜率为电源电动势，即
E=V≈9.11V
[5]纵截距是电源内阻和定值电阻之和，即
-6=-（r+R0）
解得
r=1.00Ω
（3）[6][7]若考虑电流传感器的内阻，则有
E=I（R+r+R0+r内）
化简可得
R=-（r+R0+r内）
由此可知（2）中电动势测量没有影响，内阻测量偏大。
11．
最大值
a
【详解】
（1）[1]减少电压表的分流，有助于减小测量误差，故选内阻大的电压表；
[2]为了电路安全，开关闭合时，电路中电流应最小，故应先将电阻箱的电阻调到最大值。
（2）[3]方案b中电阻箱电阻较大，而的阻值只有10，故在调节电阻箱时，电压表的示数很小且变化不明显，误差较大；而方案a中电阻箱的阻值与相差不大，电压表可以测出相差较大的多组数据。故方案a更合理。
（3）[4]由闭合电路欧姆定律得
整理得
则图线的斜率
故
[5]图线与纵坐标的交点的绝对值
故有
12．红
2.90
b
kR0
=
【详解】
（1）[1]先利用多用电表直流电压挡位粗测电源的电动势。因为“红进黑出”，则如图甲中的1号接线柱应接红表笔。
[2]选用“直流电压5V”挡时，表盘如图乙所示，读出该电源的电动势为2.90V；
（2）[3][4]由电路可知
由图像可知
即
r=kR0
（3）[5]若考虑电表内阻，则
则
E=b
即电动势的测量值等于真实值。
13．
滑动变阻器接入电路的阻值
50.0
小于
1.00
200
【详解】
（1）[1]由于要求当滑动变阻器的滑片滑到最右端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，故滑动变阻器的接法如图所示。
（2）[2]此种测量电阻的方法为半偏法，使用此方法测量未知电阻的阻值时，要求电路中其他元件的阻值不能发生变化，故应保持滑动变阻器接入电路的阻值不变。
（3）[3]当毫安表指针达到满偏后，再闭合开关时，认为电路中的总电流仍为毫安表的满偏电流。当流过毫安表的电流达到满偏电流的一半时，由于电阻箱与毫安表为并联关系，故有
所以
因此当电阻箱的示数为50.0Ω时，毫安表的内阻也为50.0Ω。
[4]但此种方法存在系统误差，当滑动变阻器接入电路的阻值不变时，由于电阻箱的接入，整个电路中的阻值减小，电路中的总电流，因此当毫安表的示数为时，实际流过电阻箱的电流
由于
所以有
（4）[5][6]由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
将代入并结合图丙可得
两式联立可解得
E=l.00V，r=200Ω。