第十二章 第3节实验：电池电动势和内阻的测量（Word版含答案）

2019人教版必修第三册 第十二章 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量
一、多选题
1．为测出电源电动势和内电阻，除了提供待测电池、导线、电键之外，再使用下列哪组器材，可以完成实验的是
A．电流表、电压表 B．电流表、电阻箱
C．电流表、滑动变阻器 D．电压表、滑动变阻器
E.电压表、电阻箱 F.电流表、电压表、滑动变阻器
2．利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，正确的是（　　）
A．应选用较新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
B．应选用内阻比较大旧电池，使得电压表示数变化大
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方，这样可以保护电压表
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧
二、单选题
3．如图所示，图线a、b分别为某电源和某定值电阻的U－I图线，现将此电源与此电阻直接相连，根据所学知识分析下列选项正确的是（　　）
A．该电源的内电阻大于定值电阻的阻值
B．该电源的内电阻消耗的功率大于定值电阻消耗的功率
C．如果减小定值电阻的阻值，电源的输出功率可能增大
D．如果减小定值电阻的阻值，电源的效率可能增大
4．下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是
A．测出两组I、U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r，求出E和r
B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值
C．测出多组I、U的数据，画出U–I图象，再根据图象求出E、r
D．多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻r
三、实验题
5．为尽可能准确地测定一个电动势和内阻未知的电源，实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：
A．电流表A1（量程为0-0.6A，内阻约为1 ）
B．灵敏电流表A2（量程为0-0.6mA，内阻约为800 ）
C．灵敏电流表A3（量程为0-30μA，内阻未知）
D．滑动变阻器R1，（最大阻值约100）
E．滑动变阻器R2，（最大阻值约2k ）
F．定值电阻（阻值为2k ）
G．电阻箱R（0-99999）
①实验中应选择的器材是_______（填器材前的字母代号）。
②在方框中画出应采用的电路图____________________。
③实验时，改变电阻箱R的阻值，记录下电流表的示数I得到若干组R、I的数据，根据实验数据绘出如图所示的图线，由此得出其电源的电动势为________V（保留两位有效数）。按照此实验方法请分析内电源内阻的测量值与真实值大小关系，并给必要的说明：___________________________________。
6．某同学利用下列器材测定一个蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的电动势约为4V．
A．量程是0.6A．内阻约为0.5Ω的电流表
B．量程是5V，内阻是6kΩ的电压表
C．量程是15V，内阻是30kΩ的电压表
D．阻值为0-1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器
E.阻值为0-10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器
F.定值电阻，额定功率4W
G.开关S一个，导线若干
(1)为了减小实验误差，电压表应选择_______(填器材代号)，图中的导线应连接到处_____(填“a”或“b”)，改变滑动变阻器阻值的时候，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择______(填器材代号)．
(2)用(1)问中的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的U-I图线如图所示，由图线可得该蓄电池的电动势E= ____V，内阻r=____Ω．(结果保留两位有效数字)
7．测量电源电动势和内电阻的器材如图A所示，请用实线表示导线，将图A中器材连成实验用电路________，实验时经测量得出的数据如下表，请在下图B的方格纸上画出U—I图线_______．利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为__________、_______．
8．某同学要用如图所示电路测量电源的电动势和内阻，同时测定一段粗细均匀的电阻丝电阻，实验器材除滑动变阻器R、开关S1、S2、导线若干外，还有如下器材：
A．待测电源（电动势约3V，内阻约1Ω）
B．待测电阻丝Rx（约为3Ω）
C．电压表（0-3V，内阻约15kΩ）
D．电压表（0-3V，内阻约3kΩ）
E.电流表（0-0.6A，内阻约1Ω）
F.电流表（0-3A，内阻约0.5Ω）
(1)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合S1，将S2接1；
①逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；
②以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线如图中甲所示（U、I都用国际单位）；
③求出甲图线斜率的绝对值k1和在横轴上的截距a；
(2)将S2接2重复以上操作步骤，作U-I图线如图中乙所示，求出乙图线斜率的绝对值k2；
(3)回答下列问题：
①电压表最好选用______，电流表最好选用______；（填字母代号）
②若用a、k1和k2表示待测电源的电动势E、内阻r和待测电阻Rx的表达式，则E=______、r=______、Rx=______。
9．某同学准备在实验室利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。为了尽量减小实验误差。
(1)该同学应该选择的实验电路是_______（选填“甲”或“乙”）；
(2)在实验过程中该同学利用所选电路测得多组电压和电流值，并得到了如图所示的U-I图线，由图可得出该电源电动势E=_______V，内阻r=______Ω。（结果保留两位有效数字）
10．探究小组要测量电动势约为、内电阻约为的电源的电动势和内阻，他们选择的器材是：电流表A（，内阻约几欧姆），电压表V（，内阻为），滑动变阻器（额定电流为，最大阻值为），电阻箱（），开关S、导线若干。回答下列问题：
(1)小组同学先利用电阻箱将电压表改装成量程为的电压表，然后进行测量，请在图甲所示方框中画出实验电路图，要求在图中标出器材的代号_______；
(2)探究小组通过实验测出了六组数据，在坐标纸上用纵轴表示电压表的读数U，横轴表示电流表的读数I，描点画出了关系图象如图乙所示，利用图中数据可求得电源的电动势_______V，内阻_____；（结果均保留2位有效数字）
(3)结合实验所选电路的特点，可知内阻的测量值与真实值相比___________。（均填“偏大”“偏小”或“准确”）
11．（1）当使用多用电表测量物理量时，多用电表表盘示数如图所示．若此时选择开关对准 ×10Ω挡，则被测电阻的阻值为_______Ω．若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大，则应该换用倍率更_____（填“高”或“低”）的挡位，换挡后还要_____，用完电表后把选择开关拨到_____．
（2）为了测定一节旧干电池的电动势和内阻（内阻偏大），配备的器材有：
A．电流表A（量程为0.6A）
B．电压表V（量程为1V，内阻为1.2kΩ）
C．滑动变阻器R1（0~10Ω，1A）
D．电阻箱R2（0~9999.9Ω）
某实验小组设计了如图所示的电路．
①实验中将量程为1V电压表量程扩大为2V，电阻箱R2的取值应为__________kΩ．
②利用上述实验电路进行实验，测出多组改装后的电压表读数UV与对应的电流表读数IA，利用UV–IA的图象如图所示．由图象可知，电源的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω．
12．在“测定电源的电动势和内电阻”的实验中，应用如下器材：
A．待测电源E（电动势约为1.5V、内阻r小于1.0Ω）
B．电流表A（满偏电流Ig=100mA、内阻rg=8.0Ω）
C．电阻箱R（阻值范围0-99.9Ω）
D．开关、导线若干
E．定值电阻R1=1.0Ω
F．定值电阻R2=2.0Ω
实验电路图如图甲所示。
(1)调整电阻箱阻值，记录电阻箱阻值R和电流表示数Ⅰ，则通过电源的电流I′=______I；
(2)多次重复步骤(1)。得到R和I'的多组实验数据。作出的函数图象如图乙所示。根据图象中的数据可得电源电动势为______V。电源内阻为______Ω。
13．在学习了“测量干电池的电动势和内阻”的实验之后，同学们发现有多种测定干电池的电动势和内阻的方法。
(1)（多选）除待测干电池、导线、开关外，下面给出的四组器材中，无法测量出干电池的电动势和内阻的是（_________）
A．一只电压表，一只电流表，一只滑动变阻器
B．一只电流表，一只滑动变阻器
C．一只电压表，一只电阻箱
D．一只电压表，一只电流表，一只定值电阻
(2)某兴趣小组在实验室选出一些器材，用如图所示的电路测量干电池的电动势E和内电阻r，其中R1、R2为标准定值电阻，阻值已知，S2是单刀双掷开关。当S1闭合后，该小组先后测出了开关S2与1接触时的电流强度I1和开关S2与2接触时的电流强度I2。则：
①电动势表达式为_______，内电阻表达式为________。
②如果考虑电流表的内阻，电动势的测量值______真实值，干电池内电阻的测量值_______真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。
14．在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中.
（1）备有如下器材:
A．干电池1节;
B．滑动变阻器(0~20Ω);
C．滑动变阻器(0~1kΩ);
D．电压表(0~3V);
E.电流表(0~0.6A);
F.电流表(0~3A);
G.开关、导线若干.
其中滑动变阻器应选__________电流表应选__________.
（2）为了最大限度地减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图_____.
（3）某同学记录的实验数据如下表所示,试根据这些数据在图中画出U-I图线_____,根据图线得到被测电池的电动势E=_______V,内电阻r=__________Ω.
1 2 3 4 5 6
I(A) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40
U (V) 1.32 1.26 1.18 1.13 1.04 0.93
（4）电动势测量值__________真实值 (填“大于”“等于”或“小于”);内阻测量值__________实值 (填“大于”“等于”或“小于”)
15．在用电流表和电压表测电池电动势和内电阻的实验中：
（1）请你用实线代替导线把实物图连成实验电路，注意两个电表选用适当量程，并要求滑动变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大；
（2）某同学记录的6组数据见表，试根据这些数据在图中画出U－I图线，根据图线求出电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω（结果要求保留到小数点后两位）．
1
2
3
4
5
6
U／V
1.37
1.32
1.24
1.16
1.10
1.05
I／A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
16．甲、乙两个实验小组利用传感器研究电池组电动势和内阻及负载功率问题，已知两小组所选用的定值电阻阻值相同，均为。
（1）甲小组利用电压传感器（相当于理想电压表）和电阻箱，实验电路图如图甲所示，改变电阻箱接入电路的阻值，获得多组电压U与电阻R的值，根据 在坐标纸上描出的P—R图像如图乙所示，发现当时，电阻箱的功率P达到最大值。定值电阻的作用是______，可求出甲小组电池组电动势______V，内阻______Ω；（结果均保留两位有效数字）
（2）乙小组利用电压传感器（相当于理想电压表）、电流传感器（相当于理想电流表）和滑动变阻器，实验电路图如图丙所示，移动滑动变阻器滑片，获得多组电压U与电流I的值，根据，利用作图软件生成的图像如图丁所示，发现当时，滑动变阻器的功率P达到最大值，可求出乙小组电池组电动势______V，内阻______Ω。（结果均保留两位有效数字）
四、填空题
17．如图，某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值，他仅将电压表接在b点，读得两表示数分别为U1=3.0V,I1=3.0mA,然后将电压表改接在a点，读得两表的示数分别为U2=2.9V,I2=4.0mA，由此可知电压表应接到_________点误差较小，测得的Rx的值为____________Ω．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．BEF
【详解】
根据闭合电路欧姆定律：
测定电源电动势有伏安法（测量U、I）、伏阻法（测量U、R）、安阻法（测量I、R）；其中伏安法要改变电流，需要滑动变阻器，故选BEF．
2．BD
【详解】
AB．干电池用久了内阻会变大，为了使电池的路端电压变化明显，实验时应使用内阻较大的旧的干电池作为被测电源，使得电压表示数变化大故A错误B正确；
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻最大的地方，这样可以保护电流表，故C错误；
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧，故D正确。
故选BD。
3．C
【详解】
A．由图像可知，电源的内阻为
导体的电阻
则该电源的内电阻小于定值电阻的阻值，选项A错误；
B．该电源的内电阻消耗的功率
定值电阻消耗的功率
该电源的内电阻消耗的功率小于定值电阻消耗的功率，选项B错误；
C．当外电路电阻等于电源内阻时电源输出功率最大，则如果减小定值电阻的阻值，电源的输出功率可能增大，选项C正确；
D．根据
则如果减小定值电阻的阻值，电源的效率会减小，选项D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A、根据两组测量数据可以算出一组E，r值，但不能减少偶然误差，故A错误；
B. 原理可行，但不符合题目中“直观、简便”的要求，故B错误；
C. 采用图象法处理实验数据，直观、同时减小了偶然误差，故C正确；
D. 该做法是错误的，不能求出I、U的平均值，然后应用欧姆定律求出电阻阻值，故D错误；
故选C．
【点睛】
图象法可以减小偶然误差，并且能直观简便的得出最终结果，故在测电动势和内电阻时常常用图象法分析．
5．BG 见解析 3.0 偏大，内电阻的测量值包含电流表内阻，所以大于真实值
【详解】
①[1]所给仪器没有电压表，从所给器材可知，只能采用安阻法测量，由于滑动变阻器阻值不能直接读出，因此应选用电阻箱G；从图象的横坐标可知，电流表选用B。所以实验中应选择的器材是BG。
②[2]本题是利用安阻法测电源内阻及电动势，测量电路如图所示
③[3]由闭合电路欧姆定律
变形得
根据图象的斜率表示电动势，得电池组的电动势为
[4]按照此实验方法，测出的电源内阻是电流表A2和电源两部分电阻之和，因此内电阻的测量值与真实值相比偏大。
6．B ① E 4.2 1.33
【详解】
（1）蓄电池的电动势约为3 V，电压表C的量程太大，选电压表选B；导线接①处，电压表内阻已知，与电池串联的定值电阻阻值已知，有利于准确测出电池的内阻；
（2）由图线在纵轴上的截距可得蓄电池的电动势E＝3.2 V，图线斜率的绝对值|k|≈5.3 Ω，减去与电池串联的定值电阻的阻值4 Ω，可得电池的内阻r＝1.3 Ω.
【点睛】
（1）根据蓄电池的电动势选择电压表的量程；根据电压表内阻已知，与电池串联的定值电阻阻值已知，从减小误差的角度选择测量电路；
（2）由图像的纵轴截距可得电动势，由图线斜率的绝对值减去与电池串联的定值电阻的阻值可得电源内阻．
7．
【详解】
试题分析：为了减小误差，应将电压表直接并联在电源两端，电流表与滑动变阻器与电源串联；答案如图所示；
由描点法将各点描出，用直线将各点相连；注意误差较大的点要舍去；
U-I图像中与纵坐标的截距表示电源电动势，故由图可知，电源的电动势为；图像的斜率表示内阻，所以内阻；
考点：测定电源的电动势和内阻．
8．C E k1a k1 k2-k1
【详解】
（3）①[1][2]由题意可知，电源电动势为3V，则电压表最好选用C；电路最大电流约为零点几安培，电流表应选择E；
②[3][4][5]S2接1时，电源电动势为
E=U+Ir
则有
U=E-Ir
U-I图象的斜率等于电源内阻，电源内阻为
r=k1
当路端电压为0时
0=E-ar
解得电源电动势为
E=k1a
当S2接2时，电源电动势为
E=U+I（r+RX）
则有
U=E-I（r+RX）
则有
k2=r+RX
解得
Rx=k2-k1
9．甲 1.5 0.83
【详解】
(1)[1]电源内阻较小，为了避免电流表内阻的干扰，电压表能准确的测出路端电压，应将电压表接在电源两端。故选甲。
(2)[2][3]根据闭合电路的欧姆定律得
图像的截距表示电动势，斜率的绝对值表示电源内阻，由图可知
10．见解析 2.7 5.4 偏小
【详解】
(1)[1]电压表量程1V，要改成3V的量程则需要将电阻箱与该表串联，由于电源内阻较小，则电流表应串在外电路中，如下图所示
(2)[2]图线纵轴截距读数为0.9V，根据改装电压表电路特点可得电源电动势为
[3]由图线的横轴截距可知，短路电流为0.5A，则电源内阻为
(3)[4]由于改装后的电压表分流，使得测得的电源内阻为改装后电压表内阻与电源真实内阻的并联值，故内阻的测量值与真实值相比要偏小。
11．2.8102 低 欧姆调零 off挡或者交流电压最高挡 1.2 1.60 2.75
【详解】
（1）[1][2][3][4]．若此时选择开关对准 ×10Ω挡，则被测电阻的阻值为28×10=2.8102Ω．若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大，说明倍率挡选择过高，应该换用倍率更低的挡位，换挡后还要欧姆调零，用完电表后把选择开关拨到off挡或者交流电压最高挡．
（2）①[5]．实验中将量程为1V电压表量程扩大为2V，电阻箱R2的取值等于伏特表的内阻，即应为1.2kΩ．
②[6][7] ．根据U=E-Ir，由图象可知，电源的电动势E=1.60V，内阻
．
12．5 1.5 0.4
【详解】
(1)[1]定值电阻R2与电流表并联，由题意可知，电流表内阻阻值是电阻R2阻值的4倍，则通过R2的电流是通过电流表电流的4倍，当电流表示数为I时，流过电源的电流I′=5I。
(2)[2][3]改装后电流表内阻
RA=Ω=1.6Ω
由图示电路图可知，电源电动势
整理得
则函数图像的斜率表示电动势
图象纵轴截距
解得电源内阻
r=0.4Ω
13．BD 或 或 等于 大于
【详解】
(1)[1]A．测电源电动势时可采用一只电压表，一只电流表，根据
E=U1+I1r
E=U2+I2r
联立求解，故A可以；
C．也可采用一只电压表或一只电流表，一只电阻箱，根据
E=U1+r
E=U2+r
联立求解，故C可以；
B．一只电流表，一只滑动变阻器只有电流已知，无法求解电动势和内阻，故B不行；
D．一只电压表，一只电流表，一只定值电阻，只能得到一组数据，无法求解电动势和内阻，故D不行；
本题选择无法求出电动势和内阻的，故选BD；
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
改变滑动变阻器R0的阻值，可以测得两组I、U值。列出方程
E=I1R1+I1r
E=I2R2+I2r
联立解得
(3)[4]如果考虑电流表的内阻，电动势的测量值等于真实值，干电池内电阻实际的测量值时电源内阻与电流表内阻之和，大于真实值。
14．B E 1.45 1.3 小于 小于
【详解】
（1）[1][2]．本实验不要求多测量几组数据，所以滑动变阻器采用限流连接即可，选择阻值与电路中阻值相当便于控制，因此滑动变阻器选择B，电路中的电流也较小，选择0.6A量程即可，即选E．
（2）[3]．伏安法测电源电动势与内阻，用电压表测路端电压，电流表测电路电流，电流表相对于电源要外接，实验电路图如图所示．
（3）[4][5][6]．将各点用直线连接，如图所示；
图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势E=1.45V；图象的斜率表示电源内阻，故电源内阻
；
（4）[7][8]．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，由图象可知，电源内阻测量值小于真实值，
．
15．1.46 0.75
【详解】
（1）根据要求，变阻器的滑动触头滑至最左端时，其使用电阻值最大，电源的内阻是比较小的，为了减小误差，采用电流表的内接法，按要求连实验实物图
（2）通过描点作图得到：
由图可以读出电源的电动势为1.46V，图象中的斜率表示电源的内阻，所以电源的内阻为 ．
16．定值电阻为保护电阻，防止回路电流过大损坏电源或其他设备 3.0 0.50 2.8 0.96
【详解】
（1）[1]定值电阻为保护电阻，防止回路电流过大损坏电源或其他设备。
[2][3]甲小组实验，电阻箱的功率为
知当时，P有最大值，即
最大功率
得
（2）[4][5]乙小组实验，滑动变阻器的功率为
P与U是二次函数关系，可知当时
P有最大值
最大功率
得
17．b 1 000
【解析】
试题分析： 两种接法中两表示数变化分别为ΔU＝|U1－U2|＝|3．0－2．9| V＝0．1 V，ΔI＝|I1－I2|＝|3．0－4．0| mA＝1．0 mA，则=，，显然，电流表示数变化较电压表示数变化明显，这说明电压表的分流作用较大，为了减小误差，应采用电流表内接法，即电压表接b点．
考点：欧姆定律的应用
【名师点睛】本题考查试触法选择电流表内外接法，注意是将改变量与真实值相比较从而得出误差较小的电路．
答案第1页，共2页
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