4.3测量电源的电动势和内阻 学科素养提升练 （Word版含答案）

4.3测量电源的电动势和内阻 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻r，实验中可供选择的电压表有两个，量程分别为A(0～2 V)，B(0～5 V)，滑动变阻器两个：C(1000 Ω，0.1 A)，D(20 Ω，2A)，应选用的电压表和应选用的变阻器为( )
A．A、C B．A、D C．B、C D．B、D
2．某同学在设计测电源电动势和内阻的电路时，电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。能精确地测量出电源的电动势和内阻的电路为（　　）
A． B．
C． D．
3．在“伏安法测干电池的电动势和内电阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻大小，测量并记录多组路端电压和相应电流值，某同学的实验数据如下表所示，与预想的实验结果不一致．由实验数据来分析，他所连接的电路可能是如图所示电路图中的 （ ）
U/V 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10
I/A 0.18 0.21 0.25 0.27 0.30 0.33
A． B． C．D．
4．在如图所示的电路中，已知电阻和的阻值，在电键打到位置1和位置2时，在电流表中读出不同的示数，则利用该电路（　　）
A．可以测量电源电动势，但不能测量电源内电阻
B．可以测量电源内电阻，但不能测量电源电动势
C．可以测量电源电动势，也可以测量电源内电阻
D．不能测量电源电动势，也不能测量电源内电阻
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．测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，以下说法正确的是（　　）
A．在图甲所示电路中，E测B．在图甲所示电路中，r测C．在图乙所示电路中，E测D．在图乙所示电路中，r测7．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，以下结论正确的是（　　）
A．电池电动势和内电阻的测量值都偏小
B．电池内阻的测量值为1.0Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.50A
D．电压表的示数为1.30V时，电流表的示数I′=0.20A
二、填空题
8．电源的电动势是反映电源_________的本领的物理量，这个转化过程是通过_______做功来实现。
9．某同学进行了测定电源电动势和内电阻的实验，将实验数据描绘得到如图（A）所示的图象。根据图（A）可得，该电源的电动势为_____V，内电阻为_____Ω；若该同学在实验时采用如图（B）所示的电路，多次测量后，发现电源电动势的测量值总是小于真实值，引起此误差的原因是_____（计算结果保留两位有效数字）
10．如图所示，是根据某同学做“用伏安法测定电池的电动势和内电阻”的实验记录，画出的U-I图像，则待测电源电动势E=___________V，内电阻r=___________欧。
三、实验题
11．用如图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻（约为1Ω），其中R为滑线变阻器，电流表的内电阻约为0.1Ω，电压表的内电阻约为3kΩ。
（1）利用图1中甲图实验电路测电源的电动势和内电阻，所测得的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势E'和内电阻r'。若电源的电动势为E、内电阻为r、电流表内电阻为RA，则所测得的E'=___________，r′=___________（请用E、r、RA表示）。
（2）某同学利用图像，分析甲、乙两种方法由于电表内电阻引起的实验误差。在图3中，实线是根据实验数据描点作图得到的U﹣I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U﹣I图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。在图3中，对应图1乙电路分析的U﹣I图像是________，并据此分析可得电源电动势和内阻的真实值E真、r真与测量值E测、r测的大小关系为E真________E测、r真_______r测（填“>”、“=”“＜”）。
（3）综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的_______（填“甲”或“乙”）。
12．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其它器材有：
A．电压表V：0~3~15V B．电流表A：0~0.6~3A
C．变阻器 D．变阻器
E.电键S和导线若干
（1）实验中变阻器应选用___________（标明变阻器代号）；
（2）根据实验要求在上面方框中画出电路图（标明变阻器代号）______________；
（3）实验测得的6组数据已在U—I图中作出图线，如图所示。请你根据U—I图线求出该电池的电动势________V，内阻________。
13．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。
（1）应该选择的实验电路是题图中的_________（填“甲”或“乙”）。
（2）根据实验数据作出U-I图像如图所示，该电池的电动势E=________V，内阻r=_______Ω。（结果均保留三位有效数字）
（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
14．某实验小组需测量某一电源的电动势和内阻，实验室提供的实验器材有:
待测电源（E大约为6V ，r大约为2.0Ω） 电阻箱R1（最大阻值为9999 9Ω）
电阻箱R2（最大阻值为999.9Ω） 电阻箱R3（最大阻值为5.0Ω）
灵敏电流计G（量程为1mA，内阻未知） 开关，导线若干。
（1）实验过程中需要测出该灵敏电流表G的内阻Rg，所用的电路如图甲，主要步骤是:
①接通开关S1，调节电阻箱R1，使G指针偏转到满刻度；②保持R1阻值不变，再接通开关S2，调节电阻箱R2，使G指针偏转到满刻度的一半，读出此时R2的阻值为198.0Ω。则灵敏电流表G的内阻Rg=_______Ω，从理论上分析Rg测量值 ________真实值。（填“大于”“小于”“等于”）
（2）由于灵敏电流表G的量程太小，实验小组欲将其改装成量程为100mA的电流表A，需将灵敏电流表G与电阻箱R3______（填“串联”或“并联"），并将R3的阻值调为_____Ω。然后完成对改装好的电流表表盘的重新刻度并校对。
（3）接着该小组将待测电源、改装电流表A、电阻箱R1、电阻箱R2，开关连接成如图乙所示电路，将R2调到合适阻值60Ω后保持不动，闭合开关S，多次调节电阻箱R1，得到了多组R1的值和对应的电流表的读数I，并做出如图丙所示的关系图像。若图像斜率为k=0 16A-1·Ω-1，纵截距为b= 10.2A-1，则电源电动势E=___________V，内阻r=________Ω。（结果保留三位有效数字）
15．在测量电源的电动势和内阻的实验中，实验室提供的器材有：
干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）；
电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）；
滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）；
定值电阻R1（阻值2Ω）；
定值电阻R2（阻值5Ω）；
开关一个，导线若干。
（1）小明同学按照图甲所示的电路进行实验，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________
A．电压表分流 B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大阻值较小 D．电流表内阻较小
（2）针对电压表示数的变化范围比较小的问题，小明利用现有的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。
序号 1 2 3 4 5 6 7
I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40
U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52
根据实验数据可知，所选的定值电阻为________（选填“R1”或“R2”）。
（3）用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图乙中的实物图连接成完整电路。_________
（4）根据表中的数据画出的U-I图像（如图丙所示）可得，电源的内阻为________（保留2位有效数字）
（5）考虑到电压表分流会引起测量误差，小明用作图的方法进行误差分析，图中实线对应测量值，虚线对应真实值，所作的图像中正确的是________
A．B． C． D．
参考答案
1．B
【详解】
电池的电动势约为1.5V，故电压表应选用的量程为0-2V即可；为了调节方便并能减小误差，故变阻器应选用20 Ω的即可，故选B。
2．A
【详解】
因为电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。则A图可以精确地测量出电源的电动势和内阻；B图中测得的电源内阻包含了电流表的内阻，即内阻测量值偏大；C图无电流表，只有滑动变阻器和电压表，无法测量电动势和内阻；D图中导线把电源短路了，也无法进行测量。
故选A。
3．B
【详解】
数据中电压越大，电流也越大，为一个定值，约为2.5欧。而ACD选项中滑动变阻器阻值越大，电流会变小，电压表所并联部分分压越大，与数据矛盾，故选B。
4．C
【详解】
开关接1时，由闭合电路欧姆定律可得
开关接2时，同理可得
由于已知电阻和的阻值，在电流表中读出不同的示数、，则可根据以上两方程得出电源电动势的值和电源内阻的值。
故选C。
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．AB
【详解】
AB．本实验中甲图是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U-I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，故AB正确；
CD．本实验中乙图是伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表内接法，由于电流表分压作用，电流表测量值偏大，当外电路短路时，电压测量值等于真实值，电源的U-I图象如图所示，
由图象可知，电动势测量值等于真实值，电源内阻测量值大于真实值，故CD错误。
故选AB。
7．ABD
【详解】
AB．由图像可知，电动势测量值
电源内阻测量值为
由图甲电路图可知，相对电源来说，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，电动势的测量值为
内阻的测量值表示为
故AB正确；
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1.30V时，电流表的示数
故D正确。
故选ABD。
8．把其他形式能转化为电能 非静电力
【详解】
电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小的物理量；
电动势的转化过程是通过非静电力做功来实现。
9．3.0 1.0 电压表内阻分流，导致电流表的示数小于真实的干路电流值
【详解】
由闭合电路欧姆定律可知
故图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故E=3.0V；
图象的斜率表示电源的内阻，故
r=3.0Ω-2.40.6Ω＝1.0Ω
实验中要获得的量为电源两端的输出电压和通过电源的电流；由于电表均不理想电表，即电流表内阻不是0；而电压表内阻也不是无穷大；由图可知电压表并联在电源两端，故电压表是准确的，但由于电流表接在了一个支路上，因电压表分流而导致电流表示数偏小。
10．3.0 1.0
【详解】
[1]由图象图象可知，电源U-I图象与纵轴 交点坐标值为3.0，则电源电动势
E=3.0V
[2]电源内阻
11．E r+RA A > > 乙
【详解】
（1）将电源和电流表视为等效电源，电源电动势是电源本身具有的属性，电流表不具有产生电动势的本领，所以等效电源的电动势仍然为
E′=E
而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻，即
r′=r+RA
（2）对甲图，考虑电表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得
E=U路+Ir内=U+I（r+RA）
变形得：
U=﹣（r+RA）I+E
直接通过实验获得数据，可得
U=﹣rI+E
图象与纵轴截距均为电源电动势E，虚线对应的斜率的绝对值为r+RA，实线对应的斜率绝对值为r，所以对应图甲电路分析的图象是C；
对乙图，考虑电表内阻时（即虚线对应的真实情况），根据闭合电路欧姆定律得
E=U路+Ir内=UU+Ir
变形得
UE
直接通过实验获得数据，可得
U=﹣rI+E
虚线对应的斜率绝对值为r，实线对应的斜率绝对值为
r
虚线对应的纵轴截距为E，实线对应的纵轴截距为
E＜E
两图线在U=0时，对应的短路电流均为
I短
所以对应图乙电路分析的U﹣I图象是A。
（3）图甲虽然测量的电源电动势准确，但电流表分压较为明显，所以内阻测量的误差很大；图乙虽然电动势和内阻测量均偏小，但是电压表内阻很大，分流不明显，所以电动势和内阻的测量误差较小，所以选择图乙可以减小由电表内电阻引起的实验误差。
12． 1.5 0.25
【详解】
（1）因一节干电池的内电阻较小，为调节方便，滑动变阻器应选用变阻器。
（2）本实验测量电动势和内电阻，采用滑动变阻器与电源串联即可，电流表内阻与电源内阻接近，故电流表采用相对于电源的外接法，画出电路图如图：
（3）根据闭合电路欧姆定律得
U=E-Ir
知U-I图线的纵轴截距为电动势，即
E=1.5V
图线斜率的绝对值为电池的内阻，即
13．甲 1.45 1.30 B
【详解】
（1）由于电流表内阻和干电池内阻相差并不大，所以电流表内接时由于电压表分流引入的系统误差将远远小于电流表外接时由于电流表分压引入的系统误差，故应该选择甲作为实验电路。
（2）电源的U-I图像的纵截距表示E，斜率的绝对值表示r，即
（3）由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过干电池的电流并不为零，所以干电池的内电压不为零，从而导致图像的纵截距比干电池的实际电动势偏小；当电压表示数为零时，此时干电池的路端电压实际值就是零，即所测的短路电流为真实值。综上所述可知实际作出的U-I图像斜率比真实图像的斜率偏小，从而造成内阻的测量值偏小。 故选B。
14．198.0 小于 并联 2.0 6.25 1.77
【详解】
（1）根据半偏法测电流表内阻的方法及原理可知，满偏时电流
半偏时电流
因为
所以认为电路中总电流几乎不变，的电流也为，所以
从理论上分析Rg测量值小于真实值，因为实际电流变大了，导致测量值偏小。
（2）灵敏电流计改装成电流表，应并联一个电阻，起分流作用，并联的阻值
（3）由闭合电路欧姆定律可得
整理得
结合图像可得：图像斜率
纵轴截距
代入数据解得
15．B R1 0.67（0.63~0.68） C
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律可得路端电压
U=E-Ir
当电源内阻r太小时，干路电流I有较大变化时，Ir变化很小，电压表示数即路端电压U=E-Ir变化很小，电压表示数变化范围很小，则B正确，故选B。
（2）根据表中实验数据在坐标系内描点作出的图象可知，电源与定值电阻整体组成的等效电源内阻
由题意可知，电源内阻小于1Ω，则定值电阻应选择R1。
（3）电路图采用的是滑动变阻器的限流式和电流表内接法，实物连线如图所示
（4）电源的内阻为
（0.63~0.68）
（5）在电压表分流，当外电路短路时，通过电压表的电流为零，所以电流表的最大示数准确；在某一路端电压下，测量的电流总是小于真实的电流，故C图像正确，故选C。