2.7实验：测量电池的电动势和内阻 课时作业（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 课时作业（解析版）
1．（1）用游标为20分度的卡尺测量某材料长度如图1，由图可知其长度为______mm。用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为______mm。
（2）在测量电源电动势和内阻的实验中，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1V，内阻约6）
电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1）
电流表A2（量程2mA，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）
定值电阻R3（阻值1）
开关，导线若干
A． B． C． D．
①甲同学想要测量马铃薯电池的电动势（约1.0V）和内阻（约500）。选用合适器材后，应选择最优电路______（填写参考电路对应的字母）进行测量。
②乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用合适器材后，应选择最优电路______（填写参考电路对应的字母）进行测量。
2．某同学设计了如图所示电路来测一太阳能电池组的电动势和内阻，已知该电池组的电动势约为，短路电流约为，为了精确测出它的电动势和内阻，除开关和导线外，可供选择的仪器有：
A．电流表（量程，内阻约）
B．电流表（量程，内阻约）
C．电压表（量程，内阻约）
D．电压表（量程，内阻约）
E．滑动变阻器电阻（，额定电流）
F．滑动变阻器电阻（，额定电流）
（1）为使实验尽可能准确，应选的实验仪器为___________；（只填写仪器前面的字母代号）
（2）电源电动势的测量值___________真实值，内阻的测量值___________真实值。（选填“大于”“小于”或“等于”）
3．学习了“测电源电动势和内阻”后，某物理课外活动小组自制了西红柿电池组，设计了如图所示的实验电路，测定了电压表的内阻，并用多种方法测量电池组的电动势与内阻，请完成下面实验。
(1)用笔画线代替导线按照电路图将实物图连线_____；
(2)将单刀双掷开关S打向触头1，调节电阻箱的示数为R0，电流表的示数为I0和电压表的示数为U0，则电压表的内阻Rv=______；
(3)将单刀双掷开关S打向触头2，仅测多组电压表的示数U和电阻箱的示数R，然后运用数据作出图象为一条倾斜的直线，得到直线的斜率为k，纵轴截距为b，则该电池组的电动势E=______，内阻r=______用k、b、Rv表示。
4．测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U﹣I图象如图所示；请回答下列问题：
（1）如图甲所示，在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头P，应放在滑动变阻器___________处（填“a”或“b”）
（2）现备有以下器材：
A．干电池1个
B．滑动变阻器（0～50 Ω）
C．电压表（0～3 V）
D．电压表（0～15 V）
E．电流表（0～0.6 A）
F．电流表（0～3 A）
其中电流表应选___________，电压表应选___________。（填字母代号）
（3）根据原理图在实物图上把线连好；（________）
（4）如图乙是根据实验数据画出的U﹣I图象。由此可知这个干电池的电动势E=________V，内电阻r=________Ω。（计算结果均保留三位有效数字）
5．小明在超市中发现两种品牌的5号干电池，他利用电流表和电压表设计实验，分别测定一节这两种品牌干电池的电动势和内阻。
（1）实验时有开关和导线若干，以及以下器材：
A．电压表（，内阻约为）
B．电流表（，内阻为）
C．电流表（，内阻为）
D．滑动变阻器（，允许通过的最大电流为）
E．滑动变阻器（，允许通过的最大电流为）
实验中电流表应选用___________；滑动变阻器应选用___________。（均填相应器材前的字母）
（2）小明应该选择的实验电路是图___________（填“甲”或“乙”）。
（3）小明分别记录了6组数据并在同一坐标纸内画出两个干电池的图线，如图丙所示。根据所画图线可得出品牌I干电池的电动势___________V，内阻___________。（结果均保留两位小数）
（4）小明根据数据发现一节不同品牌干电池的电动势基本相同，只是内阻差异较大，小明继续对Ⅰ、Ⅱ两个品牌干电池做了进一步探究，对电池的输出功率P随外电阻R变化的关系，以及电池的输出功率P随路端电压U变化的关系进行了猜想和实验验证，并分别画出了下列的和图像。下列各图中可能正确的是___________。（填正确答案标号）
A． B． C． D．
6．实验小组要测量某直流电源的电动势和内阻，可用的实验器材有：电流表、电阻箱和滑动变阻器各一只，电键两个以及导线若干。在研究实验方案的过程中，发现电流表量程小，需要把电流表的量程扩大一倍才能完成实验。设计的实验电路如图1所示。
（1）扩大电流表的量程，实验步骤如下：
①断开电键和，把电阻箱的阻值调到__________（填“最大”或“最小”）；
②闭合电键，调节电阻箱，使电流表满偏；
③闭合电键，调节滑动变阻器的滑动触头，使电流表___________，此后滑动变阻器的触头的位置不再变动。
（2）测量电源的电动势和内阻，实验步骤如下：
①电键、都闭合，调节电阻箱的值，观察并记录电流表的示数；
②重复步骤①，测量并记录多组、数据；
③以为纵坐标，为横坐标，建立平面直角坐标系，根据步骤②得到的多组数据描点画图。得到的图像如图2所示；
④经测量，图像横轴截距的绝对值为，纵轴截距为，则电源的电动势____________，若已知电流表的内阻为，则电源的内阻__________。
（3）由于系统误差的存在，在扩大电流表量程的环节中，当电流表读数为时，流过电源的电流实际上并不等于，而是____________（填“大于”或“小于”），从而对后面的测量造成影响，要减小这种误差，应该满足电阻箱连入电路的总电阻____________（填“远大于”或“接近”）电流表电阻。
7．小明在超市中发现两种品牌的5号干电池，他利用电流表和电压表设计实验，分别测定一节这两种品牌干电池的电动势和内阻。
（1）实验时有开关和导线若干，以及以下器材：
A．电压表（，内阻约为）
B．电流表（，内阻为）
C．电流表（，内阻为）
D．滑动变阻器（，允许通过的最大电流为）
E．滑动变阻器（，允许通过的最大电流为）
实验中电流表应选用___________；滑动变阻器应选用___________（均填相应器材前的字母）
（2）小明应该选择的实验电路是图___________（填“甲”或“乙”）。
（3）小明分别记录了6组数据并在同一坐标纸内画出两个干电池的图线，如图丙所示。根据所画图线可得出品牌I干电池的电动势___________，内阻___________。（结果均保留两位小数）
8．某课外活动小组自制了西红柿电池组，现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻（电动势约为2 V，内阻一千多欧姆），实验室现有如下器材：
多用电表：欧姆挡（×1，×10，×100，×1 k）；
直流电流挡（0~0.5 mA，0~1 mA，0~10 mA，0~100 mA）；
直流电压挡（0~0.5 V，0~2.5 V，0~10 V，0~50 V，0~250 V，0~500 V）
电压表（0~3 V，0~15 V）
电流表（0~0.6 A，0~3 A）
滑动变阻器：R1（10 Ω），R2（2 000 Ω）
开关及导线
（1）该小组同学先用多用电表直流电压“0~2.5 V”挡粗测了西红柿电池组的电动势，指针稳定时如图甲所示，其示数为________ V；
（2）为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和电阻，应选________测电压，选__________测电流（填电表名称和所选量程）；滑动变阻器应选________（填电阻符号）；
（3）请设计方案，在图乙上进行实物连接。（________）
9．用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻，提供的器材如图甲所示。
（1）请利用图中所给的器材设计合理的电路。（______）
（2）图乙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，按照这些实验值可作出U－I图线，由此图线求得的电源电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果保留两位小数）
（3）本实验存在系统误差，电动势测量值与真实值相比_______（填“偏大”、“偏小”或“相等”），内阻测量值与真实值相比_______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
10．某同学分别用图甲和乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。
（1）请在相应的方框中画出图乙的电路图；___________
（2）实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图___________（选填“甲”或“乙”）；
（3）该电池的电动势E=___________V（保留三位有效数字），内阻r=___________Ω（保留两位有效数字）。
参考答案
1． A C
【详解】
(1)[1]游标卡尺读数为
[2]螺旋测微器读数为
(2)[3]因为电池的内阻较大，所以应该电流表分压不显著，定值电阻为1欧姆，对电路起不到保护作用，故没必要使用。故选A；
[4]新干电池内阻较小，电流表分压作用明显，所以应外接，又因为干电池电动势为1.5V，为了保护电路，应使用定值R3，故选C。
2．ACE 等于 大于
【详解】
（1）[1]太阳能电池组的电动势E约为8V，短路电流I短约为4mA，由知内阻r约为2kΩ，为使实验尽可能准确，电流表、电压表指针偏转应较大，电流表应选A，电压表应选C，路端电压不能超过电压表最大量程，有
则外电阻R最大值约为，故滑动变阻器应选E，则应选的实验仪器为ACE。
（2）[2][3]题中所选电路测出的电动势等于电源电动势的真实值，内阻是电流表和电源内阻之和，则该电路测得的电源电动势等于真实值，内阻的测量值大于真实值。
3．见解析
【详解】
(1)[1]．根据图1所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
(2)[2]．电压表内阻
(3)[3][4]．单刀双掷开关S打向触头2，由图示电路图可知，电源电动势
整理得
则图线的斜率
纵轴截距
解得电源电动势为
电源内阻为
4．a E C 1.49 0.725
【详解】
（1）[1]滑动变阻器采用限流接法，在闭合开关之前为防止电表过载，划定变阻器滑动头P应放在滑动变阻器a处；
（2）[2][3][由图乙可知：电路中的最大电流为0.4A，因此电流表选择量程为0.6A比较合适，故电流表则E，电源电动势约为1.5V，因此电压表选择量程为3V比较合适，故电压表选择C；
（3）[4]根据电路图连接的实物图如下图所示
（4）[5][6]由图乙可知，电源的U﹣I图象与纵轴的交点坐标值是1.49，则电源电动势为1.49V，图象的斜率表示电源内阻，所以电源内阻为
5．C D 乙 1.50（1.49～1.51均可） 0.33（0.30～0.40均可） AD
【详解】
（1）[1][2]干电池的电动势约为，本实验要求电流不可过大，故电流表选择量程为的C；滑动变阻器应选D，若滑动变阻器选E，由于总阻值较大，则滑片滑动时移动范围小，不方便调节。
（2）[3]由于电流表内阻已知，采用乙图电路，电流表分压造成的系统误差可以消除，故选乙图。
（3）[4][5]由
可得，图线Ⅰ的纵截距为
斜率的绝对值，减去电流表的内阻，即电池的内阻为
（4）[6]根据公式
可知内、外电阻相等时输出功率最大，且Ⅱ品牌电池内阻较大，又由
可知，Ⅱ品牌电池最大输出功率较小，A正确，B错误；
输出功率
可知图线应为开口向下的抛物线，又由
可知，电动势相同，内阻越小，最大输出功率越大，C错误，D正确。
故选AD。
6．最大 半偏 大于 远大于
【详解】
（1）[1]为了保护电路，电阻箱的阻值应调到最大；
[2]若想扩大电流表的量程，需并联一个电阻且为了使量程扩大一倍，电阻应分一半的电流，故此时电流表半偏；
（2）[3][4]电流表量程扩大了一倍，故干路电流为，则有
故有
则
可得的斜率
纵截距
则电源的电动势为
电源的内阻为
（3）[5][6]在闭合开关后，由于并联滑动变阻器，使得回路总电阻变小，总电流增大，即
使通过的电流大于，要减小这种误差，则要求开关闭合前后电阻变化对电流影响很小，故电阻箱接入电路总电阻远大于电流表的内阻。
7．C D 乙 1.50（1.49～1.51均可） 0.33（0.30～0.40均可）
【详解】
（1）[1][2]实验中电流表应选用量程为0.6A的C即可；滑动变阻器应选用最大阻值为20Ω的D。
（2）[3]因电流表的内阻已知，则小明应该选择的实验电路是图乙；
（3）[4]根据所画图线可得出品牌I干电池的电动势
E=1.50V
[5]内阻
8．1.60 电压表（0~3 V） 多用电表直流电流挡0~0.5mA R2
【详解】
（1）[1]用多用电表直流电压“0~2.5 V”挡，选择“0~250 ”一排读数，每小格表示0.05V，则图中示数为1.60V；
（2）[2] 西红柿电池组的电动势约为2 V，为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和电阻，应选电压表（0~3 V）；
[3]电路中最大电流约为
所以多用电表选用直流电流挡0~0.5mA；
[4] 西红柿电池组的内阻一千多欧姆，因此滑动变阻器应选R2；
（3）[5]由于电池组内阻比较大，因此采用电流表外接法测量电动势和内阻误差会小一些，电路图如图所示；
9． 2.95（2.94~2.96均可） 0.74（0.72~0.76均可） 偏小 偏小
【详解】
（1）[1]测电动势和内电阻的实验电路中，只需要用电压表测出路端电压，电流表测出电路电流，多测几组即可得出结论，故实验电路如图所示
（2）[2][3]将各点用直线连接起来，应让尽量多的点分布在直线上，误差较大的要舍去，如图
由图可知，电源的电动势约为E=2.95V（2.94~2.96）；由图可知，当电压为2.6V时，电流为0.5A；则有
代入数据解得
（0.72~0.76）
（3）[4][5]当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的U-I图象如图所示
由图象可知，电源电动势的测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。
10．见解析 甲 1.52 1.8
【详解】
（1）[1]图乙的电路图如图所示
（2）[2]图甲测量的电源的内电阻等于电流表内阻与电源内阻之和，测量值偏大；而图乙测量的电源内阻为电压表内阻与电源内阻并联之后的总电阻，测量值偏小。在图像中，图像斜率的绝对值表示内电阻的测量值，图像I内阻测量值较大，对应电路为图甲。
（3）[3][4]图II中图像与纵轴的交点等于电源电动势，图II 中图像的斜率等于内电阻，因此电动势为
E=1.52V
内电阻为