2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册4.2科学测量：电源的电动势和内阻同步练习（word版含答案）

4.2科学测量：电源的电动势和内阻
一、单选题
1．如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的图线，以下实验结论正确的是（　　）
A．电池电动势的测量值偏大
B．电池内阻的测量值为
C．外电路发生短路时的电流为
D．电压表的示数为时，电源消耗的电功率为
2．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．，
3．如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的U—I图线，以下实验结论正确的是（　　）
A．电池电动势和内电阻的测量值均偏大
B．电池内阻的测量值为3.50Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.40A
D．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′=0.20A
4．在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材。某同学按如图左所示的电路图进行测量实验，其中为保护电阻，图为电压表示数与电流表示数对应关系图像，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电压表读数一直增大
B．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电流表读数先减小后增加
C．电源的电动势，内电阻
D．电源的电动势，内电阻
5．某同学用电压表和电流表测量一个干电池的电动势和内阻，将测量到的电源的路端电压和相应电流中的总电流，画成U—I图线（如图中实线所示），设图中虚线是该干电池的真实图线，则下列说法中正确的是（　　）
A．E真>E测、r真>r测
B．E真>E测、r真C．E真r测
D．E真6．为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，配合下列哪组仪器，不能达到实验目的（　　）
A．一个电流表和一个电阻箱
B．一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器
C．一个电压表和一个电阻箱
D．一个电流表和一个滑动变阻器
7．某研究性学习小组利用下图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r．根据实验数据绘出如下图所示的图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到（　　）
A．电源电动势约为1.5V
B．内阻约为1.0Ω
C．用该电路测电动势，测量值比真实值小
D．用该电路测内阻，测量值比真实值小
8．如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测电源电动势和内电阻，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E和r与真实值和相比较，正确的是（　　）
A．， B．，
C．， D．，
9．“等效法”是简化电路的一种常用方法如图所示两个虚线框中的电路都可视为一个新的等效电源：图甲中是一个电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为的定值电阻串联；图乙中是一个电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为的定值电阻并联；下列关于这两个等效电源的电动势和内阻的说法正确的是（　　）
A． B． C． D．
10．某同学在做“测定干电池的电动势和内电阻”的实验时，记录的数据如下表所示：发现实验结果与预期的不一致。分析记录的数据可估计实验电路错误所在。已知下图中的均为保护电阻，则该同学的实验电路可能错接成图中的（　　）。
0.60 0.70 0.80 0.90 1.0 1.1
0.18 0.21 0.24 0.27 0.30 0.33
B．
C． D．
11．对电路进行分析时，为了方便，常常把实际电源与定值电阻串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源来处理。例如，用伏安法测定电源的电动势E和内阻r时，当分析电流表和电压表对实验结果带来的误差时，可以将下面两个常见电路中的虚线框部分看成等效电源。如果电压表内阻为，电流表内阻为，电源电动势和内阻的测量值分别为和，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲中， B．图甲中，
C．图乙中， D．图乙中，
12．在测电源的电动势和内阻时。某次实验记录数据画出U-I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是（ ）
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=3V
B．横轴截距表示短路电流，即I短=0.6A
C．根据，计算出待测电源内阻为5Ω
D．该实验中电源的内阻为2Ω
13．采用如图所示的电路，通过改变外电路电阻R，测出多组U、I的数据，作出图像，利用图像可以求解出电源的电动势和内电阻；某同学考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，认为本实验是存在系统误差的；关于该实验的系统误差，下列分析正确的是（　　）
A．滑动变阻器接入电路的阻值越大，系统误差越小
B．滑动变阻器接入电路的阻值大小对系统误差没有影响
C．电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
D．电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
14．测定电源的电动势和内阻”的实验中，下列注意事项中错误的是（ ）
A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显
B．应选用内阻较小的电压表和电流表
C．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D．根据实验记录的数据作U–I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
二、实验题
15．某同学测量一节干电池的电动势和内阻，现有待测电池、电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）、电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）、滑动变阻器（阻值0~10Ω，额定电流2A）、开关各一个、导线若干。为了防止实验测量时数据过密（既要求电压变化范围相对大一些），另外还配有一个定值电阻R0（阻值为1Ω、额定功率为5W）。
（1）请按照图甲设计的电路图用笔画线将图乙实物电路图补充完整。（______）
（2）该同学按照要求连接好电路并进行实验，根据实验数据绘出了如图所示的图像，则电源的电动势______V，电源内阻______Ω。
（3）该方案所测得的内阻偏小，这属于系统误差。引起该误差的主要原因是______（选填“A“或“B”）。
A．电流表的分压 B．电压表的分流
16．某同学设计了如图所示的电路测量某电阻Rx的阻值，该电阻的阻值约为200Ω。已知直流电源的电动势为9V，内阻很小可忽略、电阻箱R的规格为0~9999.9Ω，可供选择的电流表为A1（量程500mA，内阻约为50Ω），A2（量程100mA，内阻约为50Ω），A3（程50mA，内阻约为50Ω）。
(1)为了尽可能测量准确，减小误差，电流表应该选用___________（填“A1”“A2”或“A3”）。
(2)闭合开关S1前，将电阻箱R接入电路的阻值调到___________（填“最大值”“最小值”或“任意值”）。
(3)先闭合开关S1，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电阻箱的阻值比200Ω稍___________（填“大”或“小”），记录这时电阻箱的示数R1及电流表的示数I；再断开开关S2，将电阻箱的阻值调___________（填“大”或“小”），使电流表的示数为___________，记录这时电阻箱的阻值为R2，则被测电阻的阻值Rx=___________（用记录的数值字母表示）。
17．如图甲所示是某同学设计的测量电源的电动势和内阻的实验电路图，甲中电压V的量程是3V，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表，以灵敏电流计G示数I和电压表示数U为横纵坐标作出图象如图乙所示，根据实验要求，完成下列问题
①已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=200mA、内阻Rg=0.4Ω，电路中已将它改装成最大量程为600mA的电流表，则R1=___________Ω；
②请根据图乙求出电源的电动势E等于___________V，电源内阻等于___________Ω，（结果保留到小数点后两位）。
18．某同学要测定电池组（两节干电池组成）的电动势和内阻，该同学设计了如图甲所示的原理图并进行实验。其中定值电阻，毫安表量程为，内阻。
（1）电阻箱的取值如图乙所示，将图甲中虚线框内电路视为电流表，其量程为__________。
（2）实验步骤如下：
①将滑动变阻器的滑片移到____________（填“A”或“”）端，闭合开关。
②改变滑片位置，记下电压表的示数和毫安表的示数，某次电压表示数如图丙所示，读数为__________。
③将实验所测数据描绘在如图丁所示的坐标纸上，作出了图线。
④根据图线求得电池组的电动势__________，内阻__________。（结果均保留两位有效数字）
⑤通过本实验测量的电动势____________（选填“大于”、“等于”，“小于”）实际电动势，测量的内阻___________（选填“大于”、“等于”，“小于”）实际内阻。误差造成的原因是______________________________。
⑥为进一步减小或消除上述误差，对上述实验电路的改进方案为____________________。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．C
【详解】
A．由于电压表的分流作用，电流表所测电流小于流过电源的电流，由
可知，电源电动势测量值小于真实值，故A错误；
B．根据电源图像可知，电源电动势
电源内阻
故B错误；
C．外电路发生短路时的电流为
故C正确；
D．由图像可知，当
此时电源消耗的电功率为
故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
根据
得
则图像的斜率
截距
则
结合图像可知
故选D。
3．D
【详解】
AB．由图像可知，电动势测量值
电源内阻
由图甲所示电路图可知，相对于电源来说，电流表采用了外接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流；实验误差来源于电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为
电源电动势与内阻测量值都小于真实值，A错误，B错误；
C．外电路发生短路时的电流为
故C错误；
D．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数
I′==0.20 A
故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．由电路接法可知左右两部分并联后与串联，则可知在滑片从最左端向右移动过程中，滑动变阻器接入电路电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，故A错误；
B．总电流先减小，右边支路电压增加电阻减小故电流增加，则电流表支路电流先减小，当两支路电阻相等后再向右移动阶段，电流表支路电压减电阻增加故电流表示数还是在减小，故B错误；
CD．则由图像可知当电压为2.5V时，电流为0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为；而当电压为2.4V时，电流分别对应0.33A和0.87A，则说明当电压为2.4V时，干路电流为
则根据闭合电路欧姆定律可得
解得电源的电动势
内电阻
故C正确；D错误。
故选C。
5．A
【详解】
根据
U=E-Ir
可知U-I图像在U轴上的截距等于电动势E，直线的斜率等于内阻r，由图像可知
E真>E测
r真>r测
故选A。
6．D
【详解】
A．根据
E=I(R+r)
在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合可测量电动势和内阻，选项A能达到实验目的；
B．测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，由
E=U+Ir
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；B能达到实验目的；
C．根据
在没有电流表的情况下，用一个电压表和一个电阻箱组合可以测量电动势和内阻，选项C能达到实验目的；
D．根据
E=I(R+r)
在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个滑动变阻器组合，只能测得电流I，但是不能读出电阻R的值，则不可以测量电动势和内阻，选项D不能达到实验目的；
本题选不能测电源电动势和内阻的，故选D。
7．B
【详解】
AB．根据闭合电路的欧姆定律，可得
则可知图线的斜率等于E，纵轴截距绝对值等于r，由图得到，电源的电动势约为3V，内阻约为1Ω，故A错误，B正确；
CD．将电流表的内阻等效为电源的内阻，故电流表内阻对电动势的测量无影响，故E测量值等于真实值，而由于电流表内阻的影响，r测量值大于真实值，故CD错误。
故选B。
8．C
【详解】
不考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
故选C。
9．A
【详解】
AB．根据电路特征知题图甲中M、N两点间的电压为
题图乙中M、N两点间的电压为
所以两个等效电动势的关系为
故A正确，B错误；
CD．根据电路特征知题图甲中M、N两点间的电阻为
题图乙中M、N两点间的电阻为
所以两个等效内阻的关系为
故C、D错误。
故选A。
10．B
【详解】
根据图表可知电压表示数与电流表示数同时增大，对B图，定值电阻有
可能同时测量定值电阻两端的电压和电流，对A图，
CD图
故电压随电流增大而减小。
故选B。
11．B
【详解】
图甲中电源电动势的测量值即为电压表的示数则
内阻测量值为电压表内阻与电源内阻的并联值即为
图乙中电源电动势的测量值即为外电路断开时电源两端的电压则
内阻测量值为电流表与电源内阻的串联值即为
故选B。
12．A
【详解】
ACD．由闭合电路欧姆定律可知：
由数学知识可知，纵轴截距为电源的电动势，故电动势为；图象的斜率表示电源的内阻，即：
故A正确，C错误，D错误；
B．当外电路电阻时，外电路短路，短路电流为：
故B错误。
故选A。
13．D
【详解】
AB．本实验中的误差来自于电压表的分流作用，滑动变阻器接入电路部分的阻值越大，则电压表分流越大，误差越大，故A、B错误；
C．电流表采用的是内接法，其内阻不会对测量带来影响，故不产生系统误差，C错误；
D．由于电压表的分流作用使电流测量值偏小，从而产生系统误差，故D正确。
故选D。
14．B
【详解】
A．旧干电池内阻较大，故应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显，故A正确；
B．应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以避免电流表和电压表自身阻值的影响，减小实验误差，故B错误；
C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载而发生危险，故C正确；
D．作图时，应通过尽可能多的点画一条直线并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，这样作图误差最小，故D正确；
本题选择错误的，故选B．
15． 1.5 0.6 B
【详解】
（1）根据电路图可知，实物图连线如图所示
（2）由图像可知，电源的电动势为
E=1.5V
电源内阻
（3）由图甲所示电路图可知，电流表采用了内接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流，实验误差来源于电压表的分流，由等效电路原理可知，内阻的测量值为电压表与电源内阻的并联值即偏小,A错误，B正确。
故选B。
16．A3 最大值 大 小 I
【详解】
(1)根据欧姆定律可得，通过电阻的最大电流约为
故电流表选A3。
(2)闭合开关S1前，为了保护电路，将电阻箱的电阻调到最大值。
(3)根据题意得，先闭合开关S1，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电阻箱的阻值比200Ω稍大，记录这时电阻箱的示数R1及电流表的示数I；再断开开关S2，将电阻箱的阻值调小，使电流表的示数为I。
根据闭合电路欧姆定律得，S2闭合时有
S2断开时有
联立解得
17．0.20 2.92（2.92~2.94均可） 1.08
【详解】
①并联的电阻大小为
②电压表示数U与灵敏电流计示数Ig的关系为
因
则有
根据纵轴截距，可得电源电动势为
图像斜率为
则电源内阻为
18．300 A 2.18（2.16~2.19内均可） 3.1 0.96
小于 小于 电压表分流 见解析
【详解】
（1）由题图乙可知此时电阻箱接入电路的阻值为
改装后电流表的量程为
（2）为了保护电路元件，开关闭合前应使滑动变阻器R接入电路的阻值最大，其滑片应移到A端。
电压表量程为3V时，分度值为0.1V，需要估读到0.01V，所以此时电压表读数为2.18V。
（2）根据前面分析可知，通过电源的电流应为微安表示数的6倍。根据闭合电路欧姆定律可知电池组U-I图像的纵截距表示电池组的电动势，斜率的绝对值表示电池组的内阻与R0之和，则
由于电压表分流的缘故，当微安表示数为零时，实际通过电池组的电流并不为零，所以电池组的内电压不为零，从而导致图像的纵截距比电池组的实际电动势偏小；当电压表示数为零时，此时电池组与R0组成的等效电源的路端电压实际值就是零，即所测的短路电流为真实值。综上所述可知实验中实际作出的U-I图像斜率比真实图像的斜率偏小，进而可知电池组内阻的测量值比真实值偏小。
由于改装后的电流表内阻可以求出，所以为了为进一步减小或消除系统误差，可将电流表外接，这样电动势的测量值即等于真实值，而所作U-I图像的斜率的绝对值就是电流表内阻、电池组内阻和R0三者之和，从而可以得到电池组内阻的真实值。答案第1页，共2页
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