4.2科学测量：电源的电动势和内阻 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
4.2科学测量：电源的电动势和内阻
课时练（解析版）
1．如图是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是(
)
A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值
B．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值
C．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值
D．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值
2．用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻r，实验中可供选择的电压表有两个，量程分别为A(0～2
V)，B(0～5
V)，滑动变阻器两个：C(1000
Ω，0.1
A)，D(20
Ω，2A)，应选用的电压表和应选用的变阻器为(
)
A．A、C
B．A、D
C．B、C
D．B、D
3．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法正确的是　　
A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显
B．应选用内阻较小的电压表和电流表
C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才会小
4．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
5．会利用______法和______法求电动势和内阻。
6．如图所示，是根据某同学做“用伏安法测定电池的电动势和内电阻”的实验记录，画出的U-I图像，则待测电源电动势E=___________V，内电阻r=___________欧。
7．虚线方框内是由电阻、电源组成的线性网络电路，为了研究它的输出特性，将电流表、电压表、滑动变阻器按图示的方式连接在它的输出端A、B之间．实验时根据记录的多组电流表示数I、电压表示数U，画出了如图所示的U—I图线．若将方框内的电路等效成电动势为E、内电阻为r的电源，则
(1)可从图线上求出电源的电动势__V，内电阻r
＝__．
(2)在滑动变阻器滑片移动过程中，滑动变阻器的最大功率是__W（已知滑动变阻器的全值电阻较大，且不考虑电表内阻的影响）
8．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）。
9．为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：
①待测干电池E（电动势约1.5V，内阻约为1.0Ω）
②电流表G（满偏电流3.0mA，内阻0.10Ω）
③安培表A（量程0~0.60A，内阻0.10Ω）
④滑动变阻器R1（0~20Ω，2A）
⑤滑动变阻器R2（0~1000Ω，1A）
⑥定值电阻R3=990Ω
⑦开关和导线若干。
（1）为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是___________（填仪器代号）；
（2）请用铅笔在图实甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材的字母代号______；
（3）图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的I1-I2图线（I1为电流表G的示数，I2为安培表A的示数），由该图线可求出被测干电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω
10．在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，右方为实验原理图，下边为所需器材的实物图。（1）试按原理图在实物图中画线连接成实验电路________。
某同学做测量电池电动势和内阻的实验时，测得数据如下：
I（A）
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
U（V）
1.30
1.20
1.10
0.95
0.85
（2）根据以上数据，在坐标图中作出U—I图线_______。
（3）根据做出的U—I图线测得：电池电动势=______V（保留小数点后两位）；电池的内阻=______Ω（保留有效数字两位）。
11．现有一电动势约为9V，内阻约为的电源，最大额定电流为50mA。现有量程为3V、内阻为的电压表和阻值为的电阻箱各一只，另有若干定值电阻、开关和导线等器材。为测定该电源的电动势和内阻﹐某同学设计了如图甲所示的电路进行实验，请回答下列问题：
(1)实验室备有以下几种规格的定值电阻，实验中应选用的定值电阻是___________。
A．
B．
C．
D．
(2)实验时，应先将电阻箱的电阻调到___________（填“最大值”“最小值”或“任意值”）。
(3)该同学接入符合要求的后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，根据记录的多组数据，作出如图乙所示的图线。根据该图线可求得电源的电动势___________V，内阻___________。（保留两位有效数字）
12．一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。
13．某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：
①待测电池，电动势约为1.5V（小于1.5V）
②电流表，量程3mA
③电流表，量程0.6A
④电压表，量程1.5V
⑤电压表，量程3V
⑥滑动变阻器，0~20Ω
⑦开关一个，导线若干
（1）请选择实验中需要的器材________（填标号）
（2）若某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流_____，电压_____；
（3）小组由实验数据作出的U－I图像如图所示，由图像可求得电源电动势为________V，内电阻为_______Ω。
14．(1)某实验小组要对未知电阻Rx进行测量。如图甲所示，他们先用多用电表欧姆挡进行粗测，若多用电表的电阻挡有三个倍率，先用“×10”挡测量电阻Rx时，操作步骤正确，发现表头指针向右偏转角度过大，为了较准确地进行测量，应换到______（选填“×1”或“×100”）挡。换挡后应先________（填必要的步骤），之后用表笔连接待测电阻进行测量，由表盘刻度读得该电阻的阻值是_______Ω。
(2)为准确测量该电阻阻值，备有以下器材：
A．电源（电动势约3V，内阻未知）；
B．电压表（量程3V，内阻无穷大）；
C．电阻箱（最大阻值99.9Ω）；
D．开关（单刀单掷开关2个）、导线若干；
E．保护电阻R0（阻值已知）
电路图如图乙所示。该同学进行了如下操作：
首先断开开关S2，闭合开关S1，调节电阻箱，使电压表有一合适的读数U，记下此时电阻箱的阻值R1；接着闭合开关S2，调节电阻箱使电压表读数仍为U，记下此时电阻箱的阻值R2，由此测得电阻Rx=________。
(3)测出电阻后，该同学发现利用此电路还可以测出电源电动势E和内阻r。闭合开关S1、S2，调节电阻箱R，读出多组R和U的数值，并作一图像如图丙所示，该图线斜率为k，纵轴截距为a。由此得出电源电动势E=________，内阻r=________（都用本题所给的字母表示）。
15．为了测量某电源的电动势E和内阻r，实验室准备了以下器材：
a.待测电源（电动势E约为1.5V，内阻r约为1 ）；
b.量程为3V的电压表V（具有一定的内阻）；
c.满偏电流IG=100mA的电流计G（rG=0.6 ）；
d.定值电阻R1=0.1 ，R2=0.15 ，R3=0.2 ，R4=0.3 ，R5=2 ；
e.滑动变阻器R（阻值变化范围0~15.0 ）；
f.开关S一个；
g.导线若干。
①利用以上实验器材，学习小组设计了如题图甲所示的实验电路，若B是滑动变阻器R，D是定值电阻R2，则A是_______，C是__________；（填器材对应的符号）
②在器材选择、电路连接和实验操作都正确的情况下，调节滑动变阻器R，得到多组电表读数，作出如题图乙所示的图像，由图像可知该电源的电动势E=_________V，内阻r=_______；（均保留三位有效数字）
③从实验原理上看，电源电动势的测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值，内阻的测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
参考答案
1．C
【详解】
由图示可得，电压表测路端电压，由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值（通过电源的电流）；实验误差是由于电压表的分流造成的；当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同；而测量的电流值要小于真实值；故作出测量值和真实值的图象如图所示；
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，故C正确，ABD错误．
故选C。
2．B
【详解】
电池的电动势约为1.5V，故电压表应选用的量程为0-2V即可；为了调节方便并能减小误差，故变阻器应选用20
Ω的即可，故选B。
3．AC
【详解】
A．旧电池的内阻较大，由
U=E-Ir
可知，应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显，故A正确；
B．实验所用电池内阻很小，相对于电源来说应采用电流表外接法，电流表外接法的误差来源是电压表的分流，电压表内阻越大，实验误差越小，应选择内阻大的电压表进行实验，故B错误；
C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载，防止损坏电流表，故C正确；
D．如果电源电动势较小，实验时滑动变阻器阻值不宜太大，滑动变阻器阻值太大，电路电流太小，电流表读数误差较大甚至不能读数，并且调节电流时非常困难，故D错误。
故选AC。
4．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。
5．计算
图像
【详解】
[1][2]根据测量电动势和内阻的实验，要学会利用计算法和图像法求电动势和内阻。
6．3.0
1.0
【详解】
[1]由图象图象可知，电源U-I图象与纵轴
交点坐标值为3.0，则电源电动势
E=3.0V
[2]电源内阻
7．1.45
1.00
0.53
【详解】
解：(1)由图所示电路可知，电源图象与纵轴交点坐标值是1.45，则电源电动势，电源内阻：
(2)当内外电阻相等，即时，电源的输出功率最大，滑动变阻器功率最大，则有：
8．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
9．④或
1.45±0.01
0.90±0.01
【详解】
(1)[1]
电源电动势为1.5V较小，电源的内阻较小，为多次几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选R1，即选④。
(2)[2]
上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表G与定值电阻R3串联，改装成电压表，用电流表A测电路电流，滑动变阻器R1串联接入电路，实验电路图如图所示。
(3)[3][4]
由闭合电路的欧姆定律知
因为I1远远小于I2，所以可以写成
即
结合图乙解得：
E≈1.44V，r≈0.90Ω
10．见解析；
见解析；
1.47；
1.1
【详解】
（1）[1]按照原理图连接实验电路
（2）[2]
根据实验数据，在坐标图中作出U—I图线
（3）[3][4]由闭合电路欧姆定律可知
所以图像的纵坐标轴截距为电动势，图像的斜率表示电源内阻
E=1.47V
11．C
最大值
8.6
36
【详解】
(1)[1]因电压表量程为3V过小，故必须要用定值电阻与之串联，因电源电压为9V，则定值电阻最小分压为6V左右，因电压表的内阻为2KΩ，则可知定值电阻大约为4kΩ左右，故选C；
(2)[2]实验时，应先将电阻箱的电阻调到最大值，目的是保证电源的安全；
(3)[3][4]由图可知，当R趋于无穷大时，=0，此时外压等于电动势，又R0与电压表串联且电阻为电压表的2倍，所以此时
E＝3U＝3×V＝8.6V
由图象知当时，，由闭合电路的欧姆定律有
将E、U、R代入解得
r=36Ω
12．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
13．①③④⑥⑦
0.40
1.30
1.4
2.8
【详解】
（1）[1]器材除了待测电池，滑动变阻器，开关、导线之外为了准确，选用量程1.5V电压表，为了安全选用量程为0.6A的电流表。
（2）[2]由于电流表量程为0.6A，因此电流表读数为
[3]由于电压表量程为1.5V，因此电压表读数
（3）[4][5]在U-I图像中，图像与纵轴的交点等于电源电动势，图像斜率的绝对值等于内电阻，因此
14．×1
欧姆调零
16
R2-R1
【详解】
（1）[1]
发现表头指针向右偏转角度过大，说明所测电阻值较小，为了较准确地进行测量，应该换“×1”。
[2]测量电阻之前必须进行欧姆调零。
[3]
该电阻的阻值是
（2）[4]根据闭合电路的欧姆定律，由于两次电压表的示数没变，两次跟电压表并联的总电阻相等，则
即
（3）[5]根据闭合电路的欧姆定律，电源的电动势
整理得
由图可知
解得
[6]电源的内阻为
解得
15．V
G
1.50
1.21
等于
等于
【详解】
（1）[1]因为实验中需要测量路端电压，其中A并联在电路中，故A是电压表V；
[2]因为电路中连入的电阻是R5，而连入电阻为R5时电流表的量程偏小，故需要改表。其中D是定值电阻R，则C就是电流表；
（2）[3][4]改装后的电流表的内阻为
根据图甲及闭合电路欧姆定律可得
由图乙可知，电源电动势为
斜率绝对值为
解得
（3）[5][6]由及电路图可知，电压表测得的
U，结合电流表两端电压可求得路端电压，5IG为通过电源的真实电流，RA已知，则电源电动势和内阻的测量值均等于真实值。