12.3 实验：电池电动势和内阻的测量（word版含答案）

12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 能力
一、实验题（共6小题；共64分）
1. 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 ，内电阻约 ）的电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用：
A.电流表：量程 ，内电阻约
B.电流表：量程 ，内电阻约
C.电压表：量程 ，内电阻约
D.电压表：量程 ，内电阻约
E.滑动变阻器：，额定电流
F.滑动变阻器：，额定电流
（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，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值 和对应电压表的示数 。用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以 为纵坐标，以 为横坐标。
2. 小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，为防止电流过大而损坏器材，电路中加了一个保护电阻 。
（1）如图甲所示是小明操作时的实物连线图，那么连接有误的导线是 。（填选项前的字母）
A.①
B.②
C.③
D.④
（2）正确连线后，保护电阻 应选用 （填选项前的字母）。
A.定值电阻（阻值为 ，额定电流为 ）
B.定值电阻（阻值为 ，额定电流为 ）
（3）正确连线后，根据实验测得 组数据，请你在图乙的方格纸上画出 图线，根据图象，电池的电动势 ，内阻 。（均保留两位小数）
3. 某同学在“测量电源的电动势和内阻”的实验中，所需器材如下：
A.待测电源（电动势 约为 ，内阻 约为 ）
B.电压表（量程 ，内阻为 ）
C.电流表（量程 ，内阻约为 ）
D.定值电阻
E.滑动变阻器 （最大阻值 ）
F.开关 ，导线若干
（1）为了减小实验误差，试在虚线框中画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。
（2）实验中，当电流表读数为 时，电压表读数为 ；当电流表读数为 时，电压表读数为 。若忽略电压表的分流作用，据此可以计算出电源内阻的测量值 （用 、 、 、 表示）。
（3）电动势的测量值 真实值（填“”“”或“”）。
4. 某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只 的保护电阻 ，实验电路如图甲所示。
（1）请按图甲电路原理图把图乙实物电路利用笔画线代替导线连接起来。
（2）该同学顺利完成实验，测定下列数据，根据数据在图丙坐标图中画出 图象。由图知：电池的电动势为 ，内阻为 。
（3）考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验系统误差的原因是 。
（4）实验所得的电池的电动势和内阻的测量值与真实值比较： ， 。（填“”“”或“”）
5. 现要测量某电源的电动势和内阻，为了测量数据尽可能准确，实验小组反复研究后确定了如图所示电路，可供选用的器材有：
待测电源（电动势 约 ，内阻约 ）；
灵敏电流计 （量程 ，内阻为 ）；
电阻箱 （）；
定值电阻 ；
定值电阻 ；
开关、导线若干。
（1）通过相关计算，应该选择的定值电阻是 （选填“”或“”）。
（2）连接好电路后，将电阻箱调到某一阻值时，通过灵敏电流计的电流为 ，则此时通过电源的电流大小为 。
（3）改变并记录电阻箱的阻值 以及对应状态下的通过灵敏电流计的电流 （以 为单位），得到了多组 、 值。某同学用图象法来处理数据，他用横坐标表示 ，纵坐标表示 ，并严格规范地描点作图。若得到的图线斜率大小为 ，纵轴截距大小为 ，则该电源的电动势 ，内阻 。
6. 实验室有下列器材：
灵敏电流计 （内阻约为 ）；
电压表 （，内阻约为 ）；
电阻箱 （）；
滑动变阻器 （，）；
旧干电池一节；
开关、导线若干。
（1）某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路图如图甲所示，电压表示数为 ，灵敏电流计示数为 ，电阻箱旋钮位置如图乙所示，则灵敏电流计的内阻为 。
（2）为将灵敏电流计的量程扩大为原来的 倍，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱 的阻值调为 。调好后连接成如图丙所示的电路测干电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出了几组电压表和电流计的示数如下表，请在图丁所示的坐标系中作出合适的 图线。
（3）由作出的 图线求得干电池的电动势 ，内阻 。
答案
第一部分
1. （1） A；D；F
【解析】为了防止电源急剧放电时产生极化现象而引起电动势下降，一般在测电源电动势与内电阻时，电源的放电电流控制在 以内，故电流表应选用A；因三节干电池的总电动势约为 ，故选用量程是 的电压表D；总阻值为 的滑动变阻器F 可使电路中的最小电流约为 ，而滑动变阻器E阻值太大，故滑动变阻器应选用F。
（2） ；；；；；
【解析】因电流表内阻 与电源内阻大致相等且未知，故需采用电流表外接法，以避免电流表内阻引起的系统误差，原理图如图，
故需将 与 、 与 、 与 相连。
（3） ； 或 ； 或 ；
【解析】用伏阻法测电源电动势与内电阻时，由闭合电路欧姆定律有 ，由此可得 （或 ）、 （或 ）、 （或 ），故可以得到 、 、 等线性图线。
2. （1） B
【解析】为了控制并保护电路，导线②应接在开关的右边，当开关断开时，电压表的示数为零，故选B。
（2） B
【解析】一节干电池电动势约为 ，如果选择阻值为 的定值电阻，则电路中电流较小，电流变化范围小，测量误差大，故选B。
（3） 图略；；
【解析】保护电阻可以看作电源内阻的一部分，有 ，作出 图线可知，，，所以 。
3. （1）
【解析】待测电源电动势 约为 ，而电压表最大测量值为 ，量程不够，需串联定值电阻 进行改装，改装之后的最大测量值为 ，可以满足要求，电路如图所示。
（2）
【解析】当电压表读数为 时，路端电压为 ，由闭合电路欧姆定律可得 ；当电压表读数为 时，路端电压为 ，由闭合电路欧姆定律可得 ，联立可解出结果。
（3）
【解析】由于电压表的分流，使得电流表的示数小于流经电源的电流，故测量值偏小。
4. （1）
【解析】对照电路图连线即可，要注意电表的正负接线柱，实物图连线如答图甲所示。
（2） ；；
【解析】根据数据描点作图， 图线是一条倾斜的直线，如答图乙所示。
纵轴截距为 ，所以电动势 ，图线斜率的绝对值 则内阻 。
（3） 电压表分流
【解析】电流表所测的电流小于通过电源的电流，因为电压表有分流作用。
（4） ；
【解析】保护电阻等效到电源的内部，电压表测的电压为外电压，电流表所测的电流偏小，作出 图线的测量图线和实际图线，虚线表示实际图线，从图线可以看出，电动势和内阻的测量值均小于真实值。
5. （1）
【解析】由电路图可知，灵敏电流计与定值电阻并联改装为大量程的电流表，而电流计的内阻为 ，为了安全和扩大量程，应该选比电流计内阻小得多的定值电阻来并联，故选 。
（2）
【解析】由并联知识可知，电流计两端电压和定值电阻两端电压相等，即 ，解得 ，电路中的总电流 。
（3） ；
【解析】由闭合电路的欧姆定律有 ，变形为了 ，故斜率大小 ，纵轴截距大小 ，解得电源电动势 ，内阻 。
6. （1）
【解析】电阻箱示数为 ，由欧姆定律可得 ，电流计内阻为 。
（2） ；
【解析】将灵敏电流计的量程扩大为原来的 倍，并联电阻阻值 。根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象。
（3） ；
【解析】根据题图丙可得出 ， 图线与横轴交点坐标值为 ，电源电动势 ，改装电流表内阻 ，且 ，电源内阻 。
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