人教版新教材（2019）必修三第十二章第三节实验：电池电动势和内阻的测量(Word版含答案)

实验：电池电动势和内阻的测量
学校:___________姓名：___________班级：___________
1.
某同学要测量电池电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，其中R0＝6
Ω
（1）请根据电路图将图乙的实物图连接完整。
（2）闭合电键前，将图乙中滑动变阻器的滑片移到最________（填“左”或“右”）端，闭合电键后调节滑动变阻器的滑片，测出多组电压和电流的值，根据测得的数值作出U-I图像如图丙所示。则电源的电动势E＝________V，r＝________Ω
（3）该实验测得电源的电动势和内阻都存在误差，造成该误差主要原因是____________。
2.
某同学为测定某一干电池的电动势和内阻,连接电路实物图如图甲所示,其中定值电阻=0.5,起保护电路作用,实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表和电流表的多组数据U、I,得出如图乙所示的U-I图像。
(1)图甲所示电路实物图中少连了一根导线,请在图甲中补上。
(2)利用U-I图像求得电源电动势E=??????????,内阻r=?
?
?
?
?
?
?
?
?。(结果保留两位小数)
3.
用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻。蓄电池的电动势约为2V，内电阻很小。除蓄电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有：
A.电压表量程
B.电流表量程
C.电流表量程
D.定值电阻阻值，额定功率
E.滑动变阻器阻值范围，额定电流
F.滑动变阻器阻值范围，额定电流
电流表应选______；滑动变阻器应选______；填器材前的字母代号。
根据实验数据作出图象如图乙所示，则蓄电池的电动势______V，内阻______；
用此电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻，产生误差的原因是______；测出的电动势E与真实值相比偏______；
4.
在“测定电源的电动势和内阻”的实验中：
(1)现备有以下器材：
A．干电池1节；
B．滑动变阻器(0～50
Ω)；
C．滑动变阻器(0～10
kΩ)；
D．电压表(0～3
V)；
E．电压表(0～15
V)；
F．电流表(0～0.6
A)；
G．电流表(0～3
A)；
H．开关、导线若干
其中滑动变阻器应选________，电流表应选________，电压表应选________．
(2)为了最大限度地减小实验误差，请在虚线框内画出该实验最合理的电路图．
(3)某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在图中画出U－I图象，根据图象得到被测电池的电动势E＝________
V，内电阻r＝________
Ω（精确到小数点后两位）.
1
2
3
4
5
6
I/A
0.05
0.10
0.20
0.25
0.30
0.40
U/V
1.45
1.40
1.32
1.27
1.22
1.13
5.
在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，提供的器材有:
A．电压表量程为3
V，内阻约为5
kΩ
B．电压表量程为15
V，内阻约为10
kΩ
C．电流表量程为0.6
A，内阻为0.2Ω
D．电流表量程为3
A，内阻约为0.01Ω
E．变阻器
R1为（20Ω，3A）
F．变阻器
R2为（500Ω，0.2A）
G．开关、导线若干
（1）为了较准确测量电池的电动势和内阻，电流表应该选???
（填
C
或
D）；变阻器应该选?（填
E
或
F）；实验电路图应该选图中的_____图（填“甲”或“乙”）。
（2）、实验测得一个电池的路端电压
U
和通过电池的电流强度
I
的关系图像如图所示．由图可以求得电源电动势E＝____V，内电阻
r＝_Ω．
6.
某实验小组成员用如图甲所示的电路测量电源的电动势和电压表内阻，提供的器材有：
待测电源一个（电动势约为9V，内阻不计）
电压表一个（内阻待测量）
电阻箱一个，开关一个，导线若干
实验测得电阻箱阻值R和电压表示数U，以及计算的数据见下表：
(1)数据表中空白处数字是___V-1。
(2)根据表中数据，在方格纸上作出一
R关系图像。
(3)由相关知识可计算出电池的电动势和电压表的内阻，则电池的电动势为___V。（结果保留两位有效数字）
(4)实际上电源存在一定内阻，这样导致电压表内阻测量值___（填“偏大”、“偏小”或者“不变”）．
7.
测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
（A）待测的干电池
（B）电流表A1（内阻可忽略不计）
（C）电流表A2（内阻可忽略不计）
（D）定值电阻R0（阻值1000Ω）
（E）滑动变阻器R（阻值0-20Ω）
（F）开关和导线若干
某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的电路完成实验。
（1）在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向左滑动，则电流表A1的示数将______（选填“变大”或“变小”）。
（2）该同学利用测出的实验数据绘出的I1-I2图线（I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，且I2的数值远远大于Il的数值），如图乙所示，则由图线可得被测电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω．（计算结果取两位有效数字）
（3）若将图线的纵坐标改为______，则图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小。
8.
某实验小组成员用如图甲所示的电路测量电源的电动势和电压表内阻，提供的器材有：待测电源一个（电动势约为9V，内阻不计），电压表一个（内阻待测量），电阻箱一个，开关一个，导线若干。
实验测得电阻箱阻值R和电压表示数U，以及计算的数据见表：
次数
1
2
3
4
5
R（Ω）
200.0
400.0
600.0
800.0
1000.0
U（V）
7.55
6.93
6.40
5.94
5.55
（V-1）
0.133
0.145
0.168
0.180
（1）数据表中空白处数字是______V-1。
（2）根据表中数据，在方格纸上作出一R关系图象。
（3）由相关知识可计算出电池的电动势和电压表的内阻，则电池的电动势为V=______。（结果保留两位有效数字）
（4）实际上电源存在一定内阻，这样导致电压表内阻测量值______。（填“偏大”、“偏小”或者“不变”）
9.
某同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值．实验器材有：
待测电源E（不计内阻）
待测电阻R1，定值电阻R2
电流表A（量程为0.6A，内阻不计）
电阻箱R（0～99.99Ω）
单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2
导线若干．
（1）先测电阻R1的阻值（R1只有几欧姆）．请将小明同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r1和对应的电流表示数I；将S2切换到b，调节电阻箱，使______，读出此时电阻箱的示数r2，则电阻Rl的表达式为R1=______．
（2）该同学已经测得电阻R1=2.0Ω，继续测电源电动势E．该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图所示的～R图线，则电源电动势E=______V，电阻R2=______Ω．
（3）若实际电流表A内阻不可忽略，则R2的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值．
某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形的电池（层叠电池）．为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材：
A．电流表G（滿偏电流10mA，内阻为10Ω）
B．电流表A（0～0.6A～3A，内阻未知）
C．滑动变阻器R0（0～100Ω，1A）
D．定值电阻R（阻值990Ω）
E．开关与导线若干
（1）该同学根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，请你按照电路图在乙图上完成实物连线．
（2）丙图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω．（结果保留两位有效数字）
10.
答案和解析
1.【答案】
（1）实物连接如图所示：
；
（2）闭合电键前应将滑动变阻器的滑片移到最右端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大，由图像得到电源的电动势为E＝5.6V，电源的内阻；
（3）由于电压表内阻不是无穷大，所以在电路中分流，从而带来系统误差。
故答案为：（1）如图所示；（2）右；5.6；2；（3）电压表分流。
??
2.【答案】
（1）应用伏安法测电源电动势与内阻实验，电压表测路端电压，
由图甲所示实物电路图可知，电压表的连接少了一根线，连接如图所示；
；
（2）根据图示实物电路图由闭合电路欧姆定律得：E=U+I（r+R0）
整理得：U=E-I（r+R0）
由图示U-I图象可知，电源电动势：E=1.48V，
+
r=，则电池的内阻r=-=-0.5=0.69。
??????
3.【答案】(1)B
；
E?
?(2)
2.10
；0.2?
(3)电压表分流?
；小
解：（1）由题意可知，电源的电动势约为2V，保护电阻为4Ω，故电路中最大电流约为：I==0.5A，电流表应选择B；为方便实验操作，滑动变阻器应选择E。
（2）由电路利用闭合电路欧姆定律可知：U=E-I（R0+r）
则由数学知识可得，图象与纵坐标的交点为电源电动势，故有：E=2.10V
而图象的斜率表示保护电阻与内电阻之和，故有：r+R0=Ω=4.2Ω
解得电源内阻为：r=0.2Ω
（3）根据闭合电路欧姆定律可知，由于电压表的分流作用导致电流表测出的电流小于干路的总电流，从而造成误差；
可采用等效电源法分析误差大小：把电压表与电源看做一“等效电源”，根据E=U断可知，电动势测量值应等于等效电源的外电路断开时的路端电压，由于等效电源的外电路断开时，电压表与电源仍然组成一闭合电路，所以电源的路端电压将小于电动势，即电动势的测量值比真实值偏小。
4.【答案】
（1）电源的电动势约为1.5V，故电压表应选D；
由题已知电源电动势，若滑动变阻器选C，则电路中电流过小，将增大测量误差，故滑动变阻器选B；
由电源电动势结合滑动变阻器知电流表选F；
（2）电路图如图所示；
（3）根据得出的实验数据，做出电源的U-I图象如图所示；
根据电源的U-I图象截距表示电源的电动势，故电源的电动势大小为
E=1.50V
根据图象的斜率表示电源的内阻，可知
故答案为：（1）BFD　　；（2）如答案图所示；（3）如答案图所示；　1.50（1.48～1.52）；　0.94（0.92～0.96）。??
5.【答案】（1）C，E，甲；（2）1.5，0.8。
（1）电源电动势约为1.5V，内阻约为几欧姆，故电路最大电流约为零点几安培，电流表应选择C；由于电源的内阻较小，故选择的滑动变阻器总阻值小一些容易调节，故滑动变阻器选择E；
甲图误差电流表的分压，电动势和内阻测量值与真实值之间的关系为：E测=E真，r测=r真+RA，由于电流表内阻已知，故可以准确测得电源的电动势和内电阻，因此采用甲电路；
（2）由图示电源U-I图象可知，电源电动势：E=1.5V，电源内阻：r=-=。
故答案为：（1）C，E，甲；（2）1.5，0.8。??
6.【答案】（1）0.156；
（2）?；
（3）8.2()；
（4）偏大
（1）U=6.40V时，；
（2）根据描点法可得出对应的图象如图所示：
；
（3）由电路图可知，电源电动势：；
整理得：；
由图像可知：当R=0时，；
解得：E≈8.2V()；
?（4）若考虑电源内阻，由电路图可知，电源电动势：；
整理得：；
与比较可知：电压表内阻测量值偏大。
故答案为：（1）0.156；（2）?；（3）8.2(?)；（4）偏大。??
7.【答案】变大；3.0；1.0；I1R0
解：（1）由图示电路图可知，滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，总电阻增大，总电流减小，内压减小，路端电压增大，R0中的电流增大，电流表A1的示数将变大；
（2）由闭合电路欧姆定律可得：E=I1R0+I2r，I1=-I2+，
图象斜率的绝对值为：k===0.001
截距为：b==0.003A，
解得电源电动势为：E=bR0=0.003×1000=3.0V；
内阻为：r=kR0=0.001×1000=1.0Ω；
（3）由以上分析可知，若图象纵坐标改为路端电压，即I1R0，则图象与纵坐标的交点为电源的电动势；
8.【答案】0.156
?
8.3
V
?
偏大
解：（1）数据表中空白处数字是：=V-1=0.156V-1。
（2）根据描点法可得出对应的图象如图所示；
（3）根据闭合电路欧姆定律得：E=U+R，
整理得：=+R，
根据图象可得R=0时有：==0.121，解得：E=8.3V。
（4）实际上电源存在一定内阻，根据闭合电路欧姆定律得：=+R，这样导致电压表内阻测量值偏大。
9.【答案】（1）电流表示数仍为I；；（2）2.0；6.0；（3）大于
（1）本实验中采用将R1短路的方式求解待测电阻；由于没有电压表进行测量计算，故在实验中应控制电流不变；
当接a时应有：E=I（）
当接b时应有：E=I（）
联立以上两式解得：=；
（2）根据闭合电路欧姆定律应有：E=I（）
变形为：=
根据函数斜率和截距的概念应有：=，=4.0
解得：E=2.0V，=6.0Ω；
（3）若考虑电源内阻，对（1）：接a时应有：E=I（），接b时应有：E=I（）
联立可得=，即测量值与真实值相比不变；
对（2）应有：E=I（），变形为=，
比较两次表达式的斜率和截距可知，电动势不变，变小，即测量值比真实值偏大。
故答案为：（1）电流表示数仍为I；；（2）2.0；6.0；（3）大于。
??
10.【答案】9.0
?10
解：（1）在实物图的连接中，应注意导线在接在接线柱上，电表要保证红进黑出；实物连接如图所示；
（2）由电路图可知，电流表G与定值电阻串联充当电压表，则由闭合电路欧姆定律可得：
1000I1=E-I2r；
I1=-r；
由数学知识可知，图象与纵坐标的交点为：9.0mA，故电源的电动势为1000×9.0=9.0V；
图象的斜率为=1.0×10-2；
故内电阻r=1000×1.0×10-2=10Ω；
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