2.7实验：测量电池的电动势和内阻 课时练（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
2.7实验：测量电池的电动势和内阻 课时练（解析版）
1．在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1和1k，如图为实验原理图及所需器材图。
（1）在图中用笔画线代替导线将器件按原理图连接成实验电路______。
（2）一位同学记录的6组数据见表：
I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57
U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05
试根据这些数据在图中画出U-I图像______，根据图像读出电池的电动势E=__________V，求出电池内阻r=_______。
2．某同学利用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内阻，他改变电阻箱的阻值，记录理想电压表对应的示数，以为纵坐标、为横坐标，作出的图象如图乙所示，则该电源的电动势______、内阻______。（均用、表示）
3．某同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材和参考电路：
电压表V1（量程3V，内阻约6） 电压表V2（量程15V，内阻约6）
电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1）电流表A2（量程3A，内阻约1）
滑动变阻器R1（最大阻值3） 滑动变阻器R2（最大阻值10）
开关，导线若干
A． B．
（1）电压表选V1，电流表选A1，滑动变阻器选 ___________（填写R1或R2）。
（2）选用合适器材后，应选择 ___________（填写A或B）电路进行测量。
（3）电压表示数为___________；电流表示数为___________。
（4）电动势的测量值 _______，内阻r的测量值 ______（填写“偏大”、“偏小”或“准确”）。
（5）另外一个同学为了减小偶然误差设计了下图的测量电路，定值电阻R3的阻值为1，将测得的数据在坐标纸上描点如图。求出电动势E为_______，内阻r为 _______（小数点后保留两位）。
4．有一电动势约为，内阻在范围内的电源，其允许的最大电流为。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；为电阻箱，阻值范围为；为保护电阻。
（1）实验室备有的定值电阻有以下几种规格，本实验应选用______。
A．， B．， C．， D．，
（2）该同学按照图甲所示的电路图，为已知，连接实验电路，接好电路后，闭合开关，调整电阻箱的阻值，读出电压表的示数，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，以为横坐标，以为纵坐标，代入数据可画出如图乙所示图像，对应的函数方程式为______（用所给物理量的字母表示）。
（3）图像中若用表示图线与纵轴的截距，用表示斜率。则______，______。
5．某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻，在操作台上准备了如下实验器材：
A．待测锂电池（电动势E约为3.7V，内阻r未知）
B．电压表V1（量程0~3V，内阻约为几千欧）
C．电流表A（量程0.6A，内阻RA=2.0Ω）
D．电阻箱R1（0~99.9Ω）
E.滑动变阻器R2（最大阻值为10Ω）
F.定值电阻R0（阻值约为5Ω）
G.开关S一个，导线若干
（1）在实验操作过程中，该小组成员设计了如图甲所示电路。多次改变电阻箱R1的阻值R，读出电压U，根据测得的数据作出-图像，如图乙所示，则电源电动势E=___________V。
（2）为了测定锂电池的内阻需测出电阻R0的阻值，小组成员设计了如图丙所示的电路，请在图丁中连接对应的实物图__________。实验过程中，某次测量电流表示数为0.40A时，电压表示数如图戊所示，由此可求得R0=___________Ω；结合图乙可求得电池内阻r=___________Ω。（以上两空结果均保留两位有效数字）
6．利用伏安法测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．
（1）应该选择的实验电路是图中的______（选填“甲”或“乙”）．
（2）某位同学根据记录的数据将对应点已经标在如图所示的坐标纸上，请画出U－I图线_______．
（3）根据（2）中所画图线可得出干电池的电动势E＝_____ V，内电阻r＝_____ Ω．
（保留两位有效数字）
（4）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．下列各示意图中能正确反映P－U关系的是______．
7．某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻，现在实验室提供了如下的器材：
①电压表V（量程3V，内阻约为）
②电流表G（量程3mA，内阻）
③电流表A（量程3A，内阻约为）
④滑动变阻器（，额定电流）
⑤滑动变阻器（，额定电流）
⑥定值电阻
⑦开关S和导线若干
（1）该同学发现电流表A的量程太大，于是他将电流表G与定值电阻并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是______A。（结果保留两位有效数字）。
（2）该同学根据实际情况设计了如图所示的原理图。请你根据原理图用笔画线代替导线连接实物图。（__________）
（3）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是______。（填“”或“”）
（4）该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标，绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势，电源的内阻______。（结果保留两位有效数字）
8．在做测量干电池的电动势和内阻实验中，备有下列器材可以选用：
A．干电池一节（电动势约、内阻约）
B．直流电流表（量程为、，挡内阻为，挡内阻为）
C．直流电压表（量程为、，挡内阻为，挡内阻为）
D．滑动变阻器E．开关F．导线若干
（1）为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程为______A，电压表的量程为______V。
（2）在以下虚线框内画出实验电路图_____。
（3）根据实验记录画出图象（如图所示），可求出待测电池的电动势E为______V，内阻r为______Ω。（结果均保留2位有效数字）
（4）引起该实验的系统误差的主要原因是______。
A．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小
B．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大
C．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小
D．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大
9．为测量一节干电池的电动势和内阻，除了待测电池，实验室还提供的器材有：
A．电流表A（0~0.6A，内阻约几欧）
B．电压表V（0~3V，内阻约30kΩ）
C．滑动变阻器（0~10Ω）
D．滑动变阻器（0~100Ω）
E.开关和导线若干
（1）实验中滑动变阻器应选用________（填“”或“”）。实验小组成员设计的电路如图甲所示，多次调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I，在坐标系中描点，如图乙所示，请根据描出的点作出图线_______。根据作出的图线得到电池的电动势________V，内阻r=________Ω。（小数点后均保留两位数字）
（2）若实验小组成员将电路图改成如图丙所示。实验时调节滑动变阻器，测得多组U、I，在原坐标系中描点作图，则作出的图线斜率比原来的图线斜率________（填“大”或“小”）。
参考答案
1．见解析 见解析 1.46（1.45～1.47均可） 0.71（0.69～0.73均可）
【详解】
（1）[1]按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示。
（2）[2]根据U、I数据，在U-I坐标系中找点描迹，如图乙所示。
［3］然后连线并将直线延长，交U轴于U1=1.46V，此即为电源电动势；
[4]由闭合电路欧姆定律得
r=||=≈0.71
2．
【详解】
[1][2]根据闭合电路的欧姆定律有
整理得
结合题图乙有
，
解得
，
3．R2 B 1.10V 0.16A 偏小 偏小 1.48V 0.10Ω
【详解】
（1）[1]因为干电池的内阻较小，为了方便调节，故选择最大阻值较小的滑动变阻器，即选R2；
（2）[2]选择合适的仪器后，为了方便测量，电流表应采用相对于电源的外接法，误差较小，故选B；
（3）[3]由题知，电压表选V1，量程为0-3V，分度值为0.1V，示数为1.10V；
[4]由题知，电流表选A1，量程为0-0.6A，分度值为0.02A，示数为0.16A；
（4）[5][6]由于电压表的分流作用，流过电源的电流大于电流表示数，当外电路短路时电流的测量值与真实值相等，U-I图象如图所示
U-I图象与纵轴交点坐标轴是电源电动势，图象斜率的绝对值等于内阻，由图示图象可知，电动势的测量值比真实值偏小，内阻的测量值比真实值偏小；
（5）[7][8]用直线将各点连接，作出图象如图所示
由图示电路图和闭合电路的欧姆定律得
由图示U-I图象可知，图线纵截距即为电源电动势E=1.48V；
根据图象斜率的绝对值可知
则电源内阻为
4．B
【详解】
（1）当电阻箱短路时，电路中通过的最大电流为，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最大阻值为
应选用B规格。
（2）由闭合欧姆定律得
变形得
（3）可得图像中斜率
截距
即
5．3.6（3.60） 4.8 3.0
【详解】
（1）[1]根据闭合电路的欧姆定律有
E=（r＋R0）＋U
两边同时除以EU，整理可得
对照 图像可知
解得
E=3.6 V
（2）[2]实物连线如图
[3]由电表读数规则可知电压表读数为
U=2.80 V
所以
R0=-RA=4.8 Ω
[4]由斜率
解得
r=3.0 Ω
6．甲 1.50 0.89 C
【详解】
（1）[1]根据
测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I，电压表和电流表内阻影响会造成实验误差，电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，因此应选择甲电路．
（2）[2]如图所示
（3）[3][4]由图示电源图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5，则电源电动势
电源内阻
（4）[5]电压表测量路端电压，其示数随滑动变阻器的阻值增大而增大；而当内阻和外阻相等时，输出功率最大；此时输出电压为电动势的一半．外电路断开时，路端电压等于电源的电动势，此时输出功率为零；故符合条件的图象应为C．
【名师点睛】
本题考查了实验电路选择、实验器材选择、作图象、求电源电动势与内阻等问题，要知道实验原理，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势图象斜率的绝对值是电源内阻．
7．0.75 0.80
【详解】
（1）[1]根据串并联规律可得，则他改装后的电流表对应的量程是
（2）[2]连接实物图如图所示
（3）[3]根据
为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是。
（4）[4]根据闭合电路欧姆定律有
根据图像则有
电源的内阻为
8．0.6 3 1.5 1.0 A
【详解】
（1）[1][2]为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V。
（2）[3]电路如图；
（3）[4][5]根据实验记录画出图象，可求出待测电池的电动势
E=1.5V
内阻
（4）[6]引起该实验的系统误差的主要原因是由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小，故选A。
9． 见解析 1.50（1.49~1.51） 0.83（0.82~0.84） 大
【详解】
（1）[1]为了便于调节，滑动变阻器应选小变阻器，故选用，
[2]作出的图线如图所示。
[3]由图线可知纵截距表示电池的电动势，有
（1.49~1.51）
[4] 图线的斜率表示电池的内阻，有
（0.82~0.84）
（2）[5]根据图丙测出的U、I作出的图线的斜率为电池内阻和电流表内阻的和，因此斜率变大。