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. 某兴趣小组利用多个柠檬制作了一个电池组，其电动势约为 ，内阻约为 。现准备利用实验室提供的下列器材简洁、精确地测出该电池组的电动势和内电阻。
A．电压表 （满偏电压 ，内阻约 ）
B．电压表 （满偏电压 ，内阻 ）
C．电流表 （，内阻约 ）
D．滑动变阻器 （，）
E．滑动变阻器 （，）
F．定值电阻 （阻值 ）
G．开关 一个、导线若干条
（1）小组同学们共同设计了如图甲所示的电路，请按实验电路图用笔画线完成图乙中的实物连线；
（2）图甲中电表 应选 ，电表 应选 ，滑动变阻器应选 ；（填所选器材的序号字母）
（3）请写出该电池组的电动势 、内电阻 与所选电表测量示数（比如“ 的示数 ”、“ 的示数 ”或“ 的示数 ”）及相应电表已知量的电学符号（比如 ）、定值电阻的电学符号 的函数关系式： =
2. 【 朝阳一模 】利用如图 所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
（1）现有电压表（）、开关和导线若干，以及下列器材：
A．电流表（）
B．电流表（）
C．滑动变阻器（）
D．滑动变阻器（）
实验中电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（选填相应器材前的字母）
（2）在图 中用笔画线代替导线，按图 将电路连线补充完整。
（3）实验中，某同学记录的 组数据如下表所示，其中 组数据的对应点已经标在图 的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出 图线。
（4）根据图 可得出干电池的电动势 ，内电阻 。
（5）小明同学学习了电源的相关知识后，制作了如图 所示的水果电池。为了测量该电池的电动势，他从实验室借来了灵敏电流表（内阻未知，且不可忽略）、电阻箱、开关以及若干导线，设计了如图 所示的电路图。你认为小明同学能否准确测出水果电池的电动势，并说明理由。
3. 学习了“测量电源的电动势和内阻”后，物理课外活动小组自制了一个西红柿电池组，设计了如图所示的实验电路测定电流表的内阻，并用多种方法测量该电池组的电动势与内阻，请协助完成实验。
（1）闭合开关 和 ，调节电阻箱并记录电阻箱的示数 、电流表（灵敏）的示数 和电压表的示数 ，由此可知电流表的电阻 为 （用上述量表示）。
（2）闭合开关调节 ，仅读出电流 和电压 ，并测出多组数据，作出 图线可得出电池组的电动势和内阻，此种办法测量的电动势与真实值相比 （填“偏大”或“相等”），内阻的测量值与真实值相比 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（3）断开 闭合 ，仅由多组电流表示数 和电阻箱的示数 ，运用实验数据作出 图线为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为 ，纵截距为 ，则该电池组的电动势为 ，内阻为 （用 、 、 表示）。
4. 要测量某电源的电动势 及内阻 （ 约为 ， 约为 ）器材有量程 的电压表 ，量程 的电流表 ，固定电阻 ，滑动变阻器 （），开关 ，导线若干．
（1）请根据所给的测量电路图，用笔画线代替导线来完成实物连接图．
（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 ．则可以求出 ， ．（用 ，，， 及 表示）
（3）该实验的系统误差主要是由 引起的．由于系统误差，内电阻的测量值 真实值 （选填“小于”、“等于”或“大于”）
（4）误差有系统误差和偶然误差两种，利用画 图线求点董事和内电阻的优点在于可以尽量减小 误差（选填“系统”或“偶然”）
5. 利用图所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。供选择的器材有：
A.电流表
B.电压表
C.电压表
D.滑动变阻器
E.滑动变阻器
F.定值电阻
G.开关一个，导线若干
（1）实验中电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 （选填相应器材前的字母）。
（2）闭合开关，电压表和电流表均有示数，但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表的读数变化都非常小。同学们讨论后，在原电路的基础上又加了一个定值电阻 ，问题得到解决。请你在虚线框内画出改进后的电路图。
（3）某位同学记录了 组数据，对应的点已经标在坐标纸上。在图坐标纸上画出 图线，并根据所画图线可得出干电池的电动势 ，内电阻 。（结果均保留两位有效数字）
6. 某实验小组为了测量某电池组的电动势和内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图甲中电流表 的满偏电流 ，内阻 ， 是阻值为 的定值电阻， 是最大阻值为 的滑动变阻器，电压表内阻很大。（结果均保留 位有效数字）
（1）由于电流表 的量程太小，故该学习小组欲将电流表 量程扩大为 ，则需要并联的定值电阻的阻值 。
（2）该学习小组利用测得的电压表的示数 和电流表 的示数 ，作出了如图乙所示的 图象，则该电池组的电动势 ，内阻 。
（3）实验中，随着移动变阻器的滑片，电源的输出功率 会随着电流表 的示数 的变化而发生变化，则如图丙中能正确表示该变化关系的图象是 。
答案
第一部分
1. （1）
【解析】根据原理图可得出对应的实物图；如图所示；
（2） A；B；E
【解析】由图可知，电表 与滑动变阻器并联，电表 与 并联；因内阻较大为 ；故滑动变阻器只能选择 的E；而 电阻为 ，根据分压原理可知，滑动变阻器分压接多，故电表 的量程应大于电表 的量程，故电表 选择A，电表 选择B；
（3）
【解析】根据闭合电路欧姆定律可知
2. （1） A；C
（2）
（3）
（4） （）；（）
（5） 可以准确测出水果电池的电动势。
根据闭合电路欧姆定律有 ，变形可得 。
实验中，改变电阻箱的阻值 ，可读出灵敏电流表相应的读数 ，得到多组对应 、 数据，并画出 图象。在 图象中，图线的斜率 ，所以 。
3. （1）
【解析】由实物图可知，电流表与电阻箱串联后与电压表并联，则由欧姆定律可知，。
（2） 偏小；偏小
【解析】由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的 图象如图所示，
由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。
（3） ；
【解析】由闭合电路欧姆定律可知，，
变形可得：
；
因表头内阻已知，故没有误差，根据图象可知：
，；
联立解得：，。
4. （1）
【解析】对照电路图连接实物图，如图所示：
（2） ；
【解析】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 ．根据闭合电路欧姆定律，有：
联立解得：，
（3） 电压表分流；小于
【解析】由图示电路图可知，由于电压表分流作用，电流测量值小于流过电源的真实值，由此可知，该实验的系统误差主要是由电压表的分流引起的；由于电流的测量值小于真实值，该实验中电动势的测量值小于真实值，内阻测量值小于电源内阻真实值
（4） 偶然
【解析】利用图象法处理实验数据，可以消除偶然误差，但不能消除系统误差
5. （1） B；D
（2）
（3） ；
；
6. （1）
【解析】根据改装原理可知，。
（2） ；
【解析】根据闭合电路欧姆定律可知 ，其中
则可知，短路电流 ，当电压为 时，电流 ；
则由闭合电路欧姆定律可知：
；
联立解得： ， 。
（3） C
【解析】电压表测量路端电压，其示数随滑动变阻器的阻值增大而增大；而当内阻和外阻相等时，输出功率最大；此时输出电压为电动势的一半。外电路断开时，路端电压等于电源的电动势，此时输出功率为零，故符合条件的图象应为C。
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