4.2科学测量：电源的电动势和内阻基础巩固（Word版含答案）

4.2科学测量：电源的电动势和内阻基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，实验中可供选择的电压表有两个，量程分别为A（0~2V）、B（0~5V），滑动变阻器两个，规格分别为C（0~1000）、D（0~20），应选用的电压表和滑动变阻器分别为（　　）
A．A，C B．A，D C．B，C D．B，D
2．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3．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为，接电路的实物图如图所示。下列对该学生接线说法错误的是（　　）
A．滑动变阻器不起变阻作用 B．电流表接线有错
C．电压表量程选用不当 D．电压表接线不妥
4．用伏安法测电池1和电池2的电动势、以及内阻和．由测得的数据在U—I图上分别它们的图线直线1和直线2，如图所示，由图可以判断：（ ）
A．＜，＜
B．＜，＞
C．＞，＞
D．＞，＜
5．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
6．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，
7．某同学在实验室利用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内阻。根据实验数据绘出的图像与如乙图所示的图线类似，其中为电阻箱读数，为电压表读数。请根据已学习的电学知识分析出正确的选项（　　）
A．电源的电动势大小为、内阻大小为
B．电源的电动势大小为、内阻大小为
C．电源的电动势大小为、内阻大小为
D．电源的电动势大小为、内阻大小为
8．用伏安法测电池1和电池2的电动势E1、E2以及内阻r1和r2。由测得的数据在U—I图上分别它们的图线直线1和直线2，如图所示，由图可以判断（ ）
A．E1 < E2，r1 < r2 B．E1 < E2，r1 > r2 C．E1 > E2，r1 > r2 D．E1 > E2，r1 < r2
9．王羽同学在测量电源电动势及内阻的实验中，把实物分别连成如图所示的甲、乙两种电路，然后在同一坐标系中分别作出如图丙所示的两条图线a与b，则下列说法正确的是（ ）
A．由甲电路所描绘的图线是a
B．由乙电路所描绘的图线是b
C．由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为3.0Ω
D．由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为0.90Ω
10．在测量电源电动势和内阻的实验中，电源的电动势约为6 V，内阻约为0.5 Ω，电流表的内阻约为0.5 Ω，电压表的内阻约为6 kΩ.为了减小实验误差，应当采用的电路是选项中的 (　 　)
A． B． C． D．
11．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表的量程为3V，内阻约3kΩ；G为小量程电流表，内阻约为200Ω；电源电动势约3V，内阻较小，下列电路中正确的是（　　）
A．测定一段电阻丝（约5）的电阻
B．测定电源的电动势和内电阻（约3）
C．测绘小灯泡（额定电压为2.5V）的伏安特性曲线
D．测定电流表G的内阻
12．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
13．如图甲所示，电压表V1、V2串联接入电路中时，示数分别为6 V和4 V，当只有电压表V2接入电路中时，如图乙所示，示数为9 V，电源的电动势为 （　　）
A．9.8 V B．10 V C．10.8 V D．11.2 V
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
15．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
二、填空题（共4题）
16．如图（甲）是“测定电源电动势和内阻”实验的电路图，根据实验测得的几组I、U数据作出U﹣I图象如图（乙）所示，由图象可确定：该电源的电动势为 V，电源的内电阻为 Ω（计算结果保留两位有效数字）．
17．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，某同学依据测得的数据画出的U─I图像如图所示．由此可知该电源的电动势E=_______V，内阻r=_________Ω．
18．虚线方框内是由电阻、电源组成的线性网络电路，为了研究它的输出特性，将电流表、电压表、滑动变阻器按图示的方式连接在它的输出端A、B之间．实验时根据记录的多组电流表示数I、电压表示数U，画出了如图所示的U—I图线．若将方框内的电路等效成电动势为E、内电阻为r的电源，则
(1)可从图线上求出电源的电动势__V，内电阻r ＝__．
(2)在滑动变阻器滑片移动过程中，滑动变阻器的最大功率是__W（已知滑动变阻器的全值电阻较大，且不考虑电表内阻的影响）
19．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
A．待测的干电池（电动势约为，内电阻小于 ）
B．电流表A1（量程0-3mA，内阻Rg1=10Ω）
C．电流表A2（量程0-0.6A，内阻Rg2=0.1Ω）
D．滑动变阻器（，）
E.滑动变阻器（，）
F.定值电阻（）
G.开关和导线若干
（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的a、b两个参考实验电路。其中合理的是图________所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选________（填写器材的字母序号）。
（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的图线（为电流表G的示数，为电流表A的示数），则由图线可得被测电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω.（结果保留到小数点后两位）
三、综合题（共4题）
20．某次实验得到的U-I图像如图所示。请根据该图像求出电源的电动势、内阻和短路电流。
21．有一个密封盒，其表面可见一个灯泡和一个可调电阻器的旋钮。为了探究密封盒里灯泡和可调电阻器是如何连接的，某同学连接了一个如图所示的电路，他将可调电阻器的电阻R减小，并将变化前后的结果记录下来。
（1）请判断盒中的可调电阻器和灯泡是如何连接的，并说明理由。利用记录的数据，计算灯泡工作时的电阻值。
（2）将两个1.5V的电池串联来代替低压电源，进行同样的实验，发现当R减小时，灯泡的亮度会发生变化。请解释这一现象。
（3）在实际操作中，这种电路有没有安全隐患？如果有，请指出安全隐患产生的原因及可能造成的后果。
22．如图甲所示为测量某电源电动势和内阻的电路图，定值电阻R1=4.0Ω。根据测量数据描绘的U-I图像如图乙所示。求：
（1）电源内阻的测量值r；
（2）电流表示数为0.6A时，电源的输出功率P。
23．如图所示为电压表和电流表测定电源的电动势和内电阻的电路图，采用的是电流表外接法．若已知电压表和电流表的内电阻分别为RV和RA，试计算用这个电路测得的电动势及内电阻的相对误差．
参考答案
1．B
2．A
3．C
4．A
5．D
6．B
7．B
8．A
9．D
10．A
11．B
12．C
13．C
14．B
15．A
16．1.40（1.39或1.41） 0.57（0. 55～0.59都得分）
17．1.5V 2.5Ω
18．1.45 1.00 0.53
19．b D 1.46V 0.84Ω
20．（1）；（2）；（3）
21．
（1）由于在调解可调电阻的过程中，灯泡的亮度不变，即通过灯泡的电流不变，可知灯泡和可调电阻器是并联的。
设灯泡工作的电阻值为Rd，电源电压为 ，最终可变调阻器电阻值为 ，电流表示数为 ，根据欧姆定律，此时电路中总的电阻值为
根据并联电阻特点
解得灯泡工作时的电阻值
（2）用两个1.5V的电池串联代替低压电源时，由于电池存在内阻，当电路中电阻R减小时，电路中电流增大，电池内阻分压增大，加在灯泡两端的电压降低，故灯泡亮度会变暗。
（3该电路存在安全隐患，由于电路中没有保护电阻，当灯泡短路或者可调电阻器短路时会造成整个电路发生短路，可能会烧坏电流表及低压电源引发火灾风险。
22．（1）r=1Ω；（2）P=5.04W
23．ηE=0 ηr=