2.7实验：测量电池的电动势和内阻 课后练习（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 课后练习（解析版）
1．某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。
电压表（量程0～3V，内阻约为3kΩ）
电流表（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）
滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）
待测电池组（电动势约为3V，内阻约为10Ω）
开关导线若干
①该小组连接的实物电路如图1所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是___________。
②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻的滑片P应置于滑动变阻器的___________端（填“a”或者“b”）。
③该小组在实验中得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U﹣I图象，如图2所示。可得出，电池组的电动势为___________V，内阻为___________Ω（结果均保留两位有效数字）。
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．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”）。
4．用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约4.5V，内电阻约1）的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：
A．电流表：量程0.6A，内电阻约1
B．电流表：量程3A，内电阻约0.2
C．电压表：量程3V，内电阻约30k
D．电压表：量程6V，内电阻约60k
E.滑动变阻器：0～1000，额定电流0.5A
F.滑动变阻器：0～20，额定电流2A
（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用__________，电压表应选用__________，滑动变阻器应选用__________（均填仪器的字母代号）。
（2）如图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和__________相连、________和__________相连、__________和__________相连（均填仪器上接线柱的字母代号）。
（3）实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅由电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验。请在虚线框中画出这种情况下的电路图______。
5．某学习小组利用如图1所示的电路测量多用电表内欧姆“×1”挡内部电池的电动势E和多用电表欧姆“×1”挡的内阻r，为滑动变阻器，V为电压表（量程0～2V，内阻约）。实验步骤如下：
（1）将多用电表的选择开关调到“×1”挡，将图1中多用电表的黑表笔与_______（填“1”或“2”）端相连。
（2）两表笔与1、2正确连接后，改变滑动变阻器接入电路的阻值，某次实验中多用电表和电压表的读数分别如图2、图3所示，多用电表的读数为___________，电压表的读数为___________V。
（3）多次改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录多用电表的读数R和电压表的读数U，并在计算机上显示出如图4所示的图线，则E=________V，r=________。（计算结果保留三位有效数字）
6．某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻，他根据下面提供的器材，设计了如图所示的原理图。
①电压表V（量程3 V，内阻RV约为10 kΩ）
②电流表G（量程3 mA，内阻Rg=100 Ω）
③电流表A（量程3 A，内阻约为0.5 Ω）
④滑动变阻器R1（0～20 Ω，额定电流2 A）
⑤滑动变阻器R2（0～500 Ω，额定电流1 A）
⑥定值电阻R3=0.4 Ω
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R3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）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“R1”或“R2”）
（3）该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G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E=1.50 V，电源的内阻r=_______Ω。（结果保留两位有效数字）
7．某同学测定电源电动势和内阻，所使用的器材有：待测干电池一节（内阻很小）、电流表A（量程0.6A，内阻小于）、电流表（量程0.6A，内阻未知）、电阻箱、电阻箱、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个，导线若干。
（1）该同学按图甲所示电路图进行实验操作。
（2）测电流表A的内阻：
闭合开关K，将开关S与________（选填“M”或“N”）相接，通过调节电阻箱和，读取电流表A的示数为0.24A、电流表的示数为0.60A、电阻箱的示数为，则电流表A的内阻________（保留两位有效数字）。
（3）测电源的电动势和内阻：
断开开关K，将开关S接N，调节电阻箱的阻值为a并保持不变，多次调节电阻箱重复实验，记录多组电阻箱的阻值R和电流表A的示数I。
（4）数据处理：
图乙是由实验数据绘出的图像，获得图像的斜率为k，轴的截距为b，由此求出干电池的电动势________、内阻________（均用字母a、k、b、表示）。
8．如图所示，为一探究小组测量一节干电池电动势和内阻的电路图，虚线框内为用表头G改装成的电流表，其中表头内阻为500Ω。满偏电流为3mA，完成以下问题：
（1）要将表头改装成量程为0.6A的电流表，补充完整虚线框内的电路。___________
（2）其中选用的定值电阻阻值为___________Ω（结果保留两位有效数字），改装后电流表内阻为___________Ω（结果保留两位有效数字）。
（3）闭合开关，变阻器调至0.75Ω，改装后的电流表读数0.40A；再测得一组对应值为4.5Ω、0.20A。此可求将该电池的电动势为___________，内阻为___________。
9．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
1．5 a 2.9 5.8
【详解】
（1）[1]因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接，故导线5连接不当，因该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱。
（2）[2]开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端。
（3）[3] [4]由图像可知纵轴截距即为电源电动势，故
图像斜率为电源内阻
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． 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。
4．A D F a d c g f h 见解析
【详解】
(1)[1]为了使测量更准确，电流表选量程为0.6A的电流表A。
[2]电池组的电动势约4.5V，故电压表选D。
[3]为了便于调节滑动变阻器应选F。
(2)[4][5][6][7][8][9]为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图甲所示，因此将a、d相连，c、g相连，f、h相连。
(3)[10]用电阻箱和电压表测量电源电动势和内阻应使用伏阻法，其原理图如图乙所示
5．1 20 0.85 1.43 13.7
【详解】
（1）[1]欧姆表内部黑表笔接电源的正极，则应将图1中多用电表的黑表笔与“1”端相连。
（2）[2][3]多用电表接“×1”挡，所以读数为
20×1Ω=20Ω
电压表量程0～2V，所以读数为0.85V。
（4）[4][5]由闭合电路欧姆定律可得
解得
由图像可知
解得
E=1.43V
r=13.7Ω
6．0.75 R1 0.8
【详解】
（1）[1] 改装后电流表量程
（2）[2] 为使电路中电流较大，并且方便调节，故实验中应选用的滑动变阻器是阻值范围较小的④：R1
（3）[3] 由上可知，改装后电流表的量程是电流表G量程的250倍，图像的纵截距b等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为E=1.50V，图线的斜率大小
由数学知识知
则电源的内阻为
7．M
【详解】
(2)[1][2]闭合开关K，若开关S是与N相接，则R1与A1并联后再与A串联，A的读数应大于A1的读数，可知开关S是与M相接，则R1与A并联后再与A1串联，故电流表A的内阻为
(4)[3][4]由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
可得图像的斜率为
截距为
联立解得电池的电动势为
内阻为
8． 2.5 2.5 1.5V 0.5Ω
【详解】
(1)[1]扩大电流表量程需要并联一分流小电阻，故电路连接如图所示
(2)[2]根据欧姆定律得选用的定值电阻阻值为
[3]改装后电流表内阻为
(3)[4][5]由闭合电路欧姆定律可知
分别代入数据可得
联立解得
，
9．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