2.7实验：测量电池的电动势和内阻 达标练习（word版含解析）

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 达标练习（解析版）
1．　“伏阻法”
（1）如图所示，由知，改变电阻箱的阻值，测出多组（_____）、（_____）的值，通过图像就可求出E、r的值．
（2）器材：电池、开关、（______）、（______）．
2．图甲所示是用伏安法测电源电动势和内阻的实验电路图，为防止短路，接入一保护电阻R0，其阻值为1欧姆。通过调节滑动变阻器，得到几组电表的实验数据，并作出图乙所示的U-I图像。
（1）根据U-I图像，可知电源电动势E=______伏，内阻r=______欧姆；
（2）本实验测出的电源电动势与真实值相比______。（填“偏大”“偏小”或“相等”）
3．某同学采用如图所示的电路测定电池电动势和内阻，除待测电阻外，提供的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干。
（1）请按图甲所示的电路，将图乙中的实物图连接成实验电路_______。
（2）丙图是根据测量结果作出的U—I图像，则由图像可知该电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。
4．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）
5．某实验小组测量一新型电源的电动势和内阻，为了防止当电阻箱电阻较小时电路中的电流太大而损坏电源，在电路中接入一定值电阻。作为保护电阻。根据实验室提供的器材，设计了如图甲所示的电路。
实验器材如下：
A．电源（电动势约，内阻约）；
B．电流表（量程，内阻）；
C．电流表（量程，内阻）；
D．电阻箱；
E.定值电阻约；
F.单刀单掷开关2只；
G.导线若干。
（1）实验中电流表应选择___________（填器材前的字母）。
（2）先测量定值电阻的阻值，请将该实验小组的操作补充完整。
①先将电阻箱R的阻值调到最大，闭合开关和，调节电阻箱R，使电流表示数大于量程的，读出电流表示数为，电阻箱的示数为；
②保持开关闭合，再断开开关，调节电阻箱R，使电流表示数仍为，读出电阻箱的示数为；
③则电阻的表达式为___________（用、或表示）。
（3）该实验小组已测得定值电阻，继续测电源电动势E和内阻r，其做法是：闭合开关，断开开关，多次调节电阻箱R读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，由实验数据绘出的了图像如图乙所示，由此可求得电源电动势___________V，内阻___________。（计算结果保留两位有效数字）
（4）只考虑实验设计方案引起的系统误差，电源内阻r的测量值___________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。
6．要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的器材如下∶
A．1节干电池
B．电流表，量程∶0~0.6A，内阻rA=2.5Ω
C．电压表，量程∶0~3V，内阻rV约3000Ω
D．滑动变阻器0~20Ω
（1）请将提供的器材连接成完整的实验电路，要求尽可能减小实验误差。（______）
（2）闭合电键前，应将滑动变阻器滑片移到最___________（填“左”或“右”）端，闭合电键后，调节滑动变阻器的滑片，测得多组电压表和电流表的示数U、I，在U-I坐标系中点作图如图乙所示，由此可得出干电池的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω（结果均保留三位有效数字）。
（3）不考虑偶然误差的情况下，内阻测量值r测___________内阻真实值r真（填“>、=或<”）。
7．如图为一物理兴趣小组测量——水果电池电动势和内电阻的实验电路图，水果电池的电动势约为2V，内阻约为200Ω。其中虚线框内为用毫安表改装成的双量程电压表电路。
（1）虚线框内毫安表的内阻为Rg=50.0Ω，满偏电流为Ig=3.00mA；R1和R2为定值电阻，其中R1=950.0Ω，若使用a和b接线柱，电压表量程为15V；若使用a和c结线柱，电压表的量程为___________V；R2=___________Ω。
（2）实验提供了两个电流表：A1（量程10mA，内阻约25Ω），A2（量程0.6A，内阻约0.02Ω）；两个滑动变阻器，最大阻值分别为10Ω和1500Ω。则应选电流表___________（填“A1”或“A2”），应选最大阻值为___________Ω的滑动变阻器。
（3）实验主要步骤如下
①开关S2拨向c，将滑动变阻器R的滑动片移到最___________（填“左”或“右”）端，闭合开关S1；
②多次调节滑动变阻器的滑片记下相应的毫安表mA的示数I1和电流表A的示数I2；
③在坐标察中描点画出I1-I2图像为一条一次函数图像，如图所示；
④则电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留3位有效数字）
8．某同学想要精确测量如图甲所示的玩具小车上的太阳能电池的电动势和内阻。他借助测电源电动势和内阻的方法得到该电池在某一光照条件下的图像，如图乙所示。
（1）分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势约为________V，其内阻随输出电流的增大而________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）若把该电池板与阻值为1Ω的定值电阻连接构成一个闭合电路，在该光照条件下，该定值电阻的功率是________W。（结果保留3位有效数字）
9．某同学想测定某蓄电池的电动势E和内电阻r，现有仪器有开关、导线若干、一只电压表、一只电阻箱。
（1）请利用以上实验器材设计电路原理图__________；
（2）当电阻箱阻值调到时，电压表的读数为 V；当电阻箱阻值调到时，电压表的读数为V；该电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω；（计算结果保留三位有效数字）
（3）小王同学想要利用多用电表的电阻档直接接在电源两端，进行电源内电阻的测量。他认为多用电表读数即电源内阻，你认为这种做法___________；
A．正确
B．不正确
10．图（a）是某实验小组测量电源的电动势和内阻以及测量定值电阻阻值的实验电路，其中的电压表可视为理想电表。
他们的实验操作步骤为：①先断开开关S2、闭合开关S1，调节电阻箱的阻值，记下多组电压表的示数U和对应电阻箱的示数R：②再闭合S2，多次调节电阻箱的阻值，记下多组U和R。
根据实验测得的数据，他们作出了图（b）所示的图像，其中两条直线Ⅰ和Ⅱ的斜率分别为k1，和k2、在纵轴上的截距均为a。
（1）S1，S2都闭合时的图线是___________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
（2）根据图像可得，电源的电动势E=_________、内阻r=______；定值电阻的阻值Rx=_________。
11．会利用______法和______法求电动势和内阻。
12．伏安法
（1）原理图
（2）主方程：______。
（3）主要器材：滑动变阻器、电流表、电压表。
（4）实验设计：通过调节滑动变阻器，只需测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r。
参考答案
1．U R 电阻箱 电压表
【详解】
略
2．1.5 2 偏小
【详解】
（1）[1]由闭合电路欧姆定律可得
即
由图乙所示图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5V，电源电动势为1.5V。
[2]电源内阻为
（2）[3]由于电压表分流，所测电源电动势小于真实值。
3．见解析 1.50 0.2
【详解】
（1）[1]根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示
（2）[2][3]在U-I图像中图像与纵坐标的交点等于电源的电动势，所以由图可以读出电源的电动势为E=1.50V，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，所以电源的内阻为
4．3.6（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
5．B 2.9 0.60 等于
【分析】
本题是测电源电动势和内阻的创新实验，考查实验原理和图像法处理实验数据以及误差分析，考查了考生的实验探究能力。
【详解】
（1）[1]电路中的最小电流
大于C项电流表量程，电流表只能选B。
（2）[2]根据闭合电路欧姆定律，闭合开关和时有
开关闭合，开关断开时有
解得
（3）[3][4]断开开关，由闭合电路欧姆定律得
整理得
由图像可知斜率
在纵轴上的截距
而已知
代入上式解得
（4）[5]因为电流表内阻已知，计算中没有忽略电流表的分压，所以没有系统误差，电源内阻r的测量值等于真实值。
6． 左 1.38~1.42 1.40~1.50 =
【详解】
（1）[1]由于电流表的内阻已知，因此可采用如图所示的电路。
（2）[2]闭合电键前，为了保护电路中元件，滑动变阻器接入电路的电阻最大，滑片应滑到最左端
[3]根据图乙可知，电池的电动势为
[4]电池的内阻
（3）[5]由于实验过程将电流表等效成理想电表，将电流表的内阻和电池内阻等效成新电源的内阻，电压表测的就是等效电源的路端电压，电流表测的就是等效电源的电流，因此内阻测量值r测等于内阻真实值r真。
7．3 4000 1500 左 2.30 212
【详解】
8．2.80（2.79~2.81均可） 增大 3.24（3.20~3.28均可）
【详解】
（1）[1][2]当电路的电流为零时，外电路电压为零，此时电压表的读数为电源电动势，由图像乙可知，电源电动势约为2.80V；光伏电池的内阻大小为图像的切线斜率绝对值的大小，由图像可知，光伏电池的内阻随输出电流的增大而增大。
（2）[3]若与1Ω的电阻连接构成一个闭合电路；在图像中作出对应电阻的伏安特性曲线，如图所示；
图线的交点为电源的工作点，此时流过定值电阻的电流，电阻两端的电压为，则定值电阻的功率
【命题意图】
本题以太阳能电池的图线为基础，考查学生对电源的图线的理解，主要考查实验数据分析与处理能力，突出对基础性、应用性的考查要求。
9． 2.80 0.800 B
【详解】
(1)[1]电阻箱与电源串联，电压表并在电阻箱的两端，如图所示
(2)[2][3]由闭合电路欧姆定律可得
可得
(3)[4]多用电表的电阻档刻度是利用闭合电路欧姆定律制造的，其中的E是多用表自带的电源的电动势，r是欧姆表的内阻，R是分母的一部分，说明I与R没有比例关系，如果被测电阻含有电源，公式中分子就变了，欧姆表电阻档的刻度就没有意义了，所以不能直接测电源的内阻，故A错误，B正确。
故选B。
10．Ⅰ
【详解】
（1）[1] 断开开关S2、闭合开关S1时有
化简得
同理S1、S2都闭合时有
可见S1、S2都闭合时的图线的斜率小，因此图线是“Ⅰ”。
（2）[2][3][4]根据图像可得
解得电源的电动势
内阻
定值电阻的阻值
11．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。
12．E=U+Ir
【详解】
略