2021-2022学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册2.7实验：测量电池的电动势和内阻 同步练习(Word版含答案)

2.7实验：测量电池的电动势和内阻
一、单选题
1．某同学利用DIS，定值电阻、电阻箱等实验器材测量电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值，用电压传感器测得路端电压，并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线，重复上述实验方法测量电池的电动势和内阻，得到图乙中的图线。由图线可知（　　）
A．， B．，
C．， D．，
2．为测量电源的电动势和内阻，甲同学采用图甲所示的方案，测得电源电动势为E1，内阻为r1；乙同学采用图乙所示的方案，测得电源电动势为E2，内阻为r2。若他们选用的是同一个电池，且操作过程均完全正确，所选电源电动势的真实值为E，电源内阻的真实值为r，由于系统误差的存在，则（　　）
A．， B．，
C．， D．，
3．用如图所示的电路测定电池的电动势和内阻，由于电表内阻的影响，关于电动势的真实值E0与测量值E及电池内阻的真实值r0与内阻的测量值r的说法正确的是（　　）
A．E0＞E，r0＞r B．E0＝E，r0＜r
C．E0＝E，r0＞r D．E0＜E，r0＜r
4．王羽同学在测量电源电动势及内阻的实验中，把实物分别连成如图所示的甲、乙两种电路，然后在同一坐标系中分别作出如图丙所示的两条图线a与b，则下列说法正确的是（ ）
A．由甲电路所描绘的图线是a
B．由乙电路所描绘的图线是b
C．由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为3.0Ω
D．由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为0.90Ω
二、多选题
5．为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源、开关和导线以外，配合下列哪组仪器，不能达到实验目的（　　）
A．—个电流表和一个电阻箱
B．—个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器
C．一个电压表和一个滑动变阻器
D．—个电流表和一个滑动变阻器
6．如图所示的电路（R1、R2为标准定值电阻）测量电源的电动势E及内电阻r时，如果偶然误差可忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．电动势的测量值等于真实值
B．内电阻的测量值大于真实值
C．测量误差产生的原因是电流表具有内阻
D．测量误差产生的原因是测量次数太小，不能应用图像法求E和r
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
三、实验题
7．某电池，标称电压，内阻约为，最大允许电流为，现设计如图甲电路图能较精确测量其电动势和内阻。图中为电压表，为电阻箱（阻值范围为），为定值电阻。
（1）电压表有以下规格，本实验应选用___________
A．，约 B．，约
（2）接入的电阻后，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，作出了如图乙的图线。由图线求得该电池的电动势___________，内阻___________，（结果保留三位有效数字）。电动势的测量值与真实值相比较___________（选填“偏大”、“相等”、“偏小”）
8．两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻。
方案（1）用内阻为3kΩ、量程为1V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R，开关S。测量一节干电池的电动势和内阻。
①由于干电池电动势为1.5V，需要把量程为1V的电压表扩大量程．若定值电阻R1可供选择的阻值有1kΩ、1.5kΩ、2kΩ，其中最合适的是__________。
②请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图__________，并完成图（a）中剩余的连线__________。
方案（2）按照图（b）的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1=RA，保护电阻的阻值为R0，根据测得的数据作出图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E=_________，内阻r=______________。
9．某同学设计了如图甲所示的电路测一节蓄电池的电动势和内阻，其中R0为保护电阻。除电池、开关、导线外，可供使用的实验器材有∶
A．电流表（量程0.6A、内阻约0.5Ω）
B．电压表（量程3V，内阻约6kΩ）
C．定值电阻（阻值1Ω，额定功率5W）
D．滑动变阻器（阻值范围0~10Ω，额定电流2A）
E.滑动变阻器（阻值范图0-500Ω，额定电流1A）
（1）实验中滑动变阻器选择_________（填序号）；
（2）该同学选择正确器材连接成图甲所示电路，调节滑动变阻器触头，发现电流表由0.50A调至0.20A过程中电压表数据变化范围很小，用图像处理数据将影响准确性。电压表数据变化范围很小的原因是_________；用所选器材设计新的电路，使调节过程中电压表数据变化范围变大，请将电路图画在图乙方框内。（____）
（3）该同学用新设计的电路图进行实验，将测得的数据描绘在U-I坐标系中，如图丙所示，则电池的电动势E=_________V，内阻r=_________Ω。（结果保留两位小数）
10．一兴趣小组要测一节干电池的电动势（约1.5V）和内阻（小于1Ω），借助以下实验器材进行实验。
A．毫安表mA（量程0~600mA，内阻约为0.1Ω）；
B．微安表G（量程，内阻为100Ω）；
C．滑动变阻器R1（0~20Ω）；
D．滑动变阻器R2（0~1kΩ）；
E.电阻箱R（0~9999.9Ω）；
F.定值电阻R01（阻值为2.50Ω）；
H.开关、导线若干。
（1）将微安表G改装为量程2V的电压表，该小组应将电阻箱调到的阻值为______Ω。
（2）该小组设计电路原理图如图1所示，则应该选择的滑动变阻器为______（填器材对应的符号）。
（3）该小组根据记录的数据，作出微安表G的示数I1随毫安表mA的示数I2变化的图像如图2所示，则该节干电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω。（保留2位小数）
11．某同学查阅了水果电池的制作方法，他将铜片和镀锌螺丝钉分别插入新鲜柠檬的两侧，做成一个“柠檬电池”，他查阅资料得知“柠檬电池”的电动势约、内阻约几百欧。实验室有以下器材：
电压表（量程，内阻约）；
毫安表（量程为，内阻为）；
滑动变阻器（阻值）；
滑动变阻器（阻值），导线和开关。
为了尽可能准确测定这个“柠檬电池”的电动势和内阻。
（1）下面两个测量电路图应选___________（填“甲”或“乙”）。
（2）滑动变阻器应选___________（填“”或“”）。
0.75 0.68 0.60 0.53 0.45
0.30 0.40 0.50 0.60 0.70
（3）该小组实验时记录的数据如下表
请在坐标系中描点并作出图线________：根据图线求出这个“柠檬电池”的电动势为___________，内阻为___________。
12．一实验小组用伏安法测一节电池的电动势E和内阻r，实验器材如下：
A．电压表V（量程0～3 V～15 V）
B．电流表A（量程0～0.6 A～3 A）
C．滑动变阻器R1（最大阻值20 Ω）
D．滑动变阻器R2（最大阻值1000 Ω）
E．开关和导线若干
（1）实验中电压表应选用的量程为_____（选填“0～3 V”或“0～15 V”），电流表应选用的量程为_____（选填“0～0.6 A”或“0～3 A”），滑动变阻器应选用_____（选填“R1”或“R2”）。
（2）根据实验要求在图甲虚线框中画出电路图，并连接实物电路图乙_____。
（3）测出几组电流、电压的数值，并画出U－I图像如图丙所示，由图像可得该电池的电动势E＝_____V，内阻r＝_____ Ω（结果均保留3位有效数字）。
（4）该实验测得电池的电动势和内阻都存在误差，其测量值与真实值的关系为E测__________E真，r测________r真（选填“＜”“＝”或“＞”）。
13．某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻
（1）请在虚线框中画出实验的电路图______。
（2）实验的主要步骤如下:
①检查并调节电压表指针指零，将开关S断开，按照电路图连线。
②调节电阻箱R的阻值至_________。
③将开关S闭合，逐渐调节电阻箱的阻值使电压表指针有足够的偏转，记下此时电阻箱的阻值R和电压表的示数U。
④改变电阻箱的阻值，测出几组U及R的数据，作出的图线如图所示（单位为国际单位制单位）。
（3）由作出的图线可求得电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。（结果保留两位有效数字）
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．D
【详解】
根据
得
则图像的斜率
截距
则
结合图像可知
故选D。
2．A
【详解】
AB．甲同学的方案采用的是电流表内接法，路端电压的测量值无系统误差，而电压表分流导致干路电流偏小，所测为电源和电压表并联构成的等效电源，则有
故A正确，B错误；
CD．乙同学的方案采用的是电流表外接法，电流的测量值无系统误差，而电流表分压导致路端电压偏小，所测为电源和电流表串联构成的等效电源，则有
故CD错误；
故选A。
3．B
【详解】
设（U1，I1）、（U2，I2）为两组测量值，由闭合电路的欧姆定律得关于E和r测量值的方程为
解方程组得
考虑到电流表的分压作用，由闭合电路的欧姆定律可知
求得准确值
比较两种情况下的最终表达式可以看出
故B正确，ACD错误。
故选B。
4．D
【详解】
AB．甲图的电压表测量电源的路端电压，则其U—I图象的斜率绝对值表示电源内阻和电压表内阻并联之后的阻值，而乙图中U—I图象的斜率绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和，所以乙图对应的图象斜率绝对值大些，故由甲电路所描绘的图线是b，由乙电路所描绘的图线是a，AB错误；
CD．电源的U—I图象与纵轴的交点坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源的内阻，则由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为
r = Ω = 1Ω
由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为
r = Ω = 0.9Ω
C错误，D正确。
故选D。
5．CD
【详解】
AB．测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律
用电压表测量路端电压U、用电流表测量电流I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电动势和内阻；或可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻箱可以读出阻值，
通过改变电阻箱的阻值，从而改变电流，实现多次测量，能达到实验目的，AB正确；
C．由于滑动变阻器不能读出阻值，不能求出电路中电流，不能达到目的，C错误。
D．由于滑动变阻器不能读出阻值，不能求出路端电压，不能达到目的，D错误。
故选CD。
6．ABC
【详解】
试题分析：先求出测量值的表达式：设电动势为E，内阻为r，
由闭合电路欧姆定律E=IR+Ir得：
E=I1（R1+r）…①
E=I2（R2+r）…②
联立①②解得：，，
再求出真实值的表达式：
设电流表的内阻为RA，电源的电动势和内阻真实值分别为E′和r′，
则有：E=I1（R1+RA+r）…③
E=I2（R2+RA+r）…④
联立③④解得：，
分析以上数据可知：E=E′，r＞r′，
即电动势的测量值等于真实值，电源内电阻的测量值大于真实值．故选项ABC正确；测量误差产生的原因是电流表的内阻引起的，不是测量次数太小的原因，但是能应用图像法求E和r，选项D错误；故选ABC．
考点：测量电源的电动势及内电阻
【名师点睛】本题是一种安阻法测量电源电动势和内阻的方法，可以用电阻箱代入两个定值电阻；分析误差采用公式法，将测量值与真实值的表达式进行比较得到．
7．B 10.0 33.3 偏小
【详解】
（1）本实验中电压表内阻越大，则分流越小，误差越小，故电压表选择内阻更大的B；
（2）由闭合电路欧姆定律可得
变形得
由数学知识可知，图象中的斜率
截距
由图可知
故
即
解得
由电路图可知，测得的电源电动势为
所以，电动势的测量值与真实值相比较偏小。
8．1.5kΩ （或者）
【详解】
(1)①一节干电池的电动势为1.5V，把量程为1V的电压表串联1.5kΩ的定值电阻改装成量程1.5V即可。
②电路如图所示
(2)由于与电流表并联的定值电阻R等于电流表内阻RA，若电流表读数为I，则通过电源的电流为2I，根据闭合电路欧姆定律得
变形得
其中
可得
截距
可得
9．D 电源内阻太小 1.95 1.25
【详解】
(1)为了便于调节，滑动变阻器应该选择D。
(2)电源内阻太小，导致其分得的电压小，以至电路中电压变化范围不大。
应该把外接，与电源内阻一起充当等效内阻。如图
(3)用平滑的直线连接图中的点，如图所示
由图可知
10．4900 C 1.44 0.50
【详解】
（1）改装后微安表满偏时有
由于微安表内阻为100Ω，则串联电阻箱阻值应为4900Ω。
（2）由于电源内阻较小，若滑动变阻器阻值过大，则会导致分压过大，数据无法测量，挑选最大阻值20Ω，便于调节，则滑动变阻器应挑选C。
（3）由闭合电路欧姆定律可得
带入坐标轴交点解得
E=1.44V，r=0.50Ω
11．甲 0.98 700
【详解】
（1）水果电池的内较大，若采用乙图，电压表的分流比较明显，干路电流的误差较大，而甲图测量的内阻相当于电流表的电阻和电源的内阻，但是电流表的内阻已知，故采用将电流表外接法，故选甲。
（2） 毫安表满偏时，电路的总电阻
若选择，则变化范围较小，为测多组实验数据，滑动变阻器选择；
（3）由描点法可得图线如图所示
图线与纵轴截距即为电动势
图像的斜率
则
12．0～3 V 0～0.6 A R1 略 1.50 1.00 ＜ ＜
【详解】
（1）由于一节电池的电动势大约1.5V，所以电压表选用的量程为0～3 V。
由图像数据可知最大短路电流为1.5A，所以电流应选用的量程为0～0.6 A。
实验电路采用限流式控制电路，滑动变阻器不宜选用阻值太大的调节不方便，所以滑动变阻器应选用R1。
（2）在实验室里电压表的内阻较大，电压表分流引起的误差较小，所以测量电路采用外接法（相对电源来说）控制电流采用限流式控制电路，如图所示
（3）根据闭合电路欧姆定律有
由图像可知，纵轴的截距表示电源的电动势，图像的斜率的绝对值表示电源的内阻，则有
（4）由于电压表分流引起的误差，该实验测得电池的电动势和内阻都存在误差，其测量值与真实值的关系为E测13． 最大值 1 3.3
【详解】
（1）应用伏阻法测电源电动势和内阻的实验，电源、电压表与电阻箱组成并联电路，如图
（2）②为保护电路安全，应调节电阻箱R的阻值至最大值。
（3）根据闭合电路欧姆定律可得
则变形可得
由图像在纵轴上的截距的绝对值的倒数得电源内阻为
r=1Ω
由图像斜率可得电源电动势
E=3.3V答案第1页，共2页
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