2.7实验：测量电池的电动势和内阻 课时提升过关练（word版含答案）

2.7实验：测量电池的电动势和内阻
课时提升过关练（含解析）
一、选择题
1．利用如图所示电路可以测量电源的电动势E和内阻r，R为电阻箱，R0为定值电阻。闭合开关，当R取不同阻值时，电流表对应有不同读数I，多次改变电阻箱的阻值，所得到的图像应为（　　）
A． B．
C． D．
2．某同学利用DIS，定值电阻、电阻箱等实验器材测量电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值，用电压传感器测得路端电压，并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线，重复上述实验方法测量电池的电动势和内阻，得到图乙中的图线。由图线可知（　　）
A．， B．，
C．， D．，
3．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，以下实验结论正确的是（　　）
A．电池电动势的测量值偏大
B．电池内阻的测量值为
C．外电路发生短路时的电流为
D．电压表的示数为时，电源消耗的电功率为
4．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
5．如图甲所示，定值电阻，闭合开关S，改变电阻箱R阻值，得到多组R、I值，并作出了如图乙所示的图线，则（　　）
A．电源电动势为5.0V
B．电源内阻为2.5Ω
C．从系统误差角度看，利用该装置测得的电动势大于其真实值
D．从系统误差角度看，利用该装置测得的内阻大于其真实值
6．如图甲所示，R为电阻箱（0~99.9 Ω），置于阻值最大位置，Rx为未知电阻。（1）断开S2，闭合S1，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的R－图线；（2）断开S2，闭合S1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1=1.0A；保持电阻箱的阻值不变，断开S1，闭合S2，此时电流表的示数为I2=0.8A，据以上数据可知（　　）
A．电源电动势为2.0V
B．电源内阻为0.25Ω
C．Rx的阻值为1.5Ω
D．S1断开、S2闭合时，随着R的减小，电源输出功率增大
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、实验题
8．某物理兴趣小组的同学找到了几个特殊电源，欲测定其电动势和内阻。
(1)他们设计的电路图如图甲所示，其中R0为定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器滑片位置，读取多组(I，U)数据，做出U-I图线如图乙所示，则电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω；
(2)他们进一步研究发现当滑片由左端滑至右端的过程中，电源的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图丙所示，若已知滑动变阻器R1的最大值为0.6r，则他们所选的R0的阻值可能为___________；
A．0.3r B．0.7r C．r D．1.3r
9．某实验小组在测量电源电动势和内电阻的同时，还要进一步探究某温控电阻的特性，为此设计了如图甲所示的电路。已知电路中直流电压传感器量程为 12V~12V，内阻很大。电流表的内阻很小，电流表的量程为0~0.3A，R1为定值电阻，温控电阻R2两端电压U随其温度t变化的函数关系式为，其中U0=8.96V、k=0.3，t的单位为℃。（以下各问中的计算结果均保留2位有效数字）
（1）将单刀双掷开关扳到a，闭合开关S，电压传感器的读数为l.8V时，电流表的示数如图乙所示，则定值电阻R1=______Ω；
（2）将单刀双掷开关扳到b，闭合开关S，通过改变温控电阻R2的温度，读出多组电压传感器以及电流表的读数，描绘出的U I图线如图丙所示，由此可知电源的电动势为E=______V，内阻r=______Ω；
（3）断开单刀双掷开关，电流表的读数为0.100A，此时温控电阻R2的温度为______℃。
10．某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的电动势和内阻，又能同时测量未知电阻的阻值。器材如下：
A．电池组（四节干电池）
B．待测电阻（约）
C．电压表（量程、内阻很大）
D．电压表（量程、内阻很大）
E．电阻箱（最大阻值）
F．开关一只，导线若干
实验步骤如下：
（1）将实验器材连接成如图甲所示的电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出两只电压表的读数。
（2）根据记录的电压表的读数和电压表的读数以为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，得到的实验结果如图乙所示。由图可求得图像在纵轴的截距为___________，待测电阻___________Ω。
（3）图丙是以电压表的读数为纵坐标，以两电压表读数之差与电阻箱阻值的比值为横坐标得到结果。由图可求得电池组的电动势___________V，内阻为___________Ω。
11．电动自行车采用充电电池供电提供动力。已知这个电池的电动势约为，内阻小于。
（1）由于直流电压表量程只有，需要将这只电压表通过连接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为的电压表。利用如图甲所示的电路，先把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零。闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为。然后把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为__________V，不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，电压表与电阻箱组合即构成量程为的新电压表。若读得电阻箱阻值为，则量程为的电压表内阻为_________。
（2）实验室提供：
A．滑动变阻器（阻值为，额定电流）
B．滑动变阻器（阻值为，额定电流）
在图乙所示电路中滑动变阻器应选_____________（填写仪器前字母代号）。
（3）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电池电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，通过观察表盘读数，得到多组电压U和电流I的值，并作出图线如图丙所示，可知电池的电动势为________V，内阻为___________。
12．用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r，设计了如图甲所示的电路图，电压表的x端应接电流表的_______端（选填“a”或“b”）。定值电阻R0 = 2Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为10Ω和100Ω，R应选用最大阻值_______Ω的滑动变阻器。组装好电路，测量出数据后，在直角坐标系中作出U-I图象，如图乙所示。由图象求得：电源电动势E =_________V，内阻r =_______Ω.
13．如图甲所示为某同学测量一节干电池的的电动势和内阻的电路图。
（1）已知毫安表内阻为15Ω，满偏电流为3mA；R1为滑动变阻器，R2为电阻箱(0-9999.9Ω)，若将电阻箱的阻值调为985Ω，改装后的电表的量程为______________V.
（2）电流表有两种规格，A1（量程0.6A，内阻约为0.1Ω）和A2（量程3A，内阻约为0.05Ω）；滑动变阻器R1有两种规格，最大阻值分别为20Ω和200Ω，电流表应选用______（填“A1”或“A2”），R1应选用最大阻值为_________Ω的滑动变阻器。
（3）实验步骤如下：
①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片移到________端（填“左”或“右”）
②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电流表的示数I2和毫安表的示数I1；
③以I1为纵坐标，I2为横坐标，作I1-I2图线，如图乙所示。
④根据图像求得电源电动势E=________V（结果保留三位有效数字），内阻r=_____Ω（结果保留两位有效数字）。
14．在实验室做电学实验时会经常用到滑动变阻器，请为下列实验从图中选择最合适的“接法”（填“A”、“B”、“C”、“D”）
①在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要求加在小灯泡上的电压从零开始变化，开关闭合前滑动变阻器的正确接法是图中_____的连接方式；
②在“测干电池的电动势和内电阻”实验中，要求加在电源两端的电压从最大值开始变化，开关闭合前滑动变阻器的正确接法是图中_____的连接方式；
15．用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
a．电流表(量程0.6 A．3 A)；
b．电压表(量程3 V、15 V)；
c．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；
d．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．
(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_____ V，R应选择阻值范围是______Ω的滑动变阻器．
(2)图是本实验电路原理图，右边的实物图（图）连接是否正确：_____（选对或错）．
16．（1）含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，A．b是等效电源的两极．为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示．请你作进一步处理________，并由图求出等效电源的电动势E=______V，内阻r=_____Ω
（2）由于电压表和电流表的内阻，会产生系统误差，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比____，测得的内阻与实际值相比_______（填“偏大”“偏小”“相同”）
参考答案
1．A
【详解】
由闭合电路欧姆定律得
解得
可知图线是一条不过原点的随增加的直线。故A正确，BCD错误。
故选A。
2．D
【详解】
根据
得
则图像的斜率
截距
则
结合图像可知
故选D。
3．C
【详解】
A．由于电压表的分流作用，电流表所测电流小于流过电源的电流，由
可知，电源电动势测量值小于真实值，故A错误；
B．根据电源图像可知，电源电动势
电源内阻
故B错误；
C．外电路发生短路时的电流为
故C正确；
D．由图像可知，当
此时电源消耗的电功率为
故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
根据闭合电路欧姆定律可得
整理得
由题图乙可知
解得
故选B。
5．AD
【详解】
AB．根据闭合电路欧姆定律
解得
根据图像
解得
A正确，B错误；
C．该装置电流表内阻位置，实际的欧姆定律可得
整理
因此可发现斜率不变则测量的电动势和真实电动势一样，C错误；
D．该装置测得的内阻是定值电阻、电源内阻、电流表内阻的串联值，由于电流表内阻未知，所以内阻测量值大于真实值，D正确。
故选AD。
6．AD
【详解】
AB．断开S2，闭合S1，由闭合电路欧姆定律有
E=I（R＋r）
则
可知R－图线斜率等于电源电动势E=2.0V，在纵轴的截距绝对值等于电源内阻r=0.5Ω，A正确，B错误。
C．断开S2，闭合S1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1=1.0A，由
E=I（R＋r）
可知R=1.5 Ω；保持电阻箱的阻值不变，断开S1，闭合S2，由闭合电路欧姆定律有
E=I（R＋Rx＋r）
此时电流表的示数为I2=0.8A，Rx=0.5Ω，C错误。
D．S1断开，S2闭合时，随着R的减小，电源输出功率增大，D正确。
故选AD。
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。
8．2.8 0.6 B
【详解】
(1)[1]电源的电动势为
[2]内阻为
(2)[3]A．已知滑动变阻器R1的最大值为0.6r，当滑片由左端滑至右端的过程中，R1、R0的串联值的变化范围是
电源的输出功率一直减小，A错误；
B．当滑片由左端滑至右端的过程中，R1、R0的串联值的变化范围是
电源的输出功率先增大后减小，B正确；
C．当滑片由左端滑至右端的过程中，R1、R0的串联值的变化范围是
电源的输出功率一直增大，C错误；
D．当滑片由左端滑至右端的过程中，R1、R0的串联值的变化范围是
电源的输出功率一直增大，D错误。
故选B。
9．9.0 9.0 1.0 3.2
【详解】
（1）[1]电流表的量程为0.3A，最小刻度为0.01A，根据图乙电流表指针指示位置可知，电流表的读数为
定值电阻
（2）[2][3]将单刀双掷开关扳到a，闭合开关S，说明电压传感器左边为正接线柱，闭合开关S所以电压传感器的示数为负值，根据闭合电路的欧姆定律可得
即
则图像与轴的截距为
图像的斜率
解得
（3）[4] 断开单刀双掷开关,电流表的读数为0.100A，此时温控电阻
温控电阻两端的电压为
根据
可得温度
10．1.0 8.0 6.0 4.0
【详解】
（2）[1][2]串联电路电流处处相等，由图（甲）所示电路图可知
整理得
则图像的纵轴截距
斜率
解得
（3）[3][4]由图（甲）所示电路图可知
图线是电源的图像，由图示图像可知，电源电动势
电源内阻
11．0.6 A 11.5 2.5
【详解】
（1）[1]把3V的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为15V的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为一只电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为3V，则知把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为
[2]若读得电阻箱阻值为，则量程为的电压表内阻为
（2）[3]在分压电路中，为方便调节，滑动变阻器选用阻值较小的，即选A；
（3）[4][5]由丙读出，外电路断路时，电压表的电压为U=2.3V，则电源的电动势为
E=2.3×5=11.5V
内阻为
12．b 10 1.48 0.76
【详解】
[1]因电流表内阻对电源内阻的测量影响较大，则电压表的x端应接电流表的b端。
[2]为了方便调节，滑动变阻器R应选用最大阻值为10Ω的滑动变阻器。
[3]由图象求得：电源电动势
E =1.48V
[4]内阻
13．3.0 A1 20 左 1.48（1.44~1.52之间均对） 0.84（0.82~0.90之间均对）
【详解】
（1）[1]将电阻箱R2与毫安表串联后改装成电压表，当阻值调为985Ω，改装后的电表的量程为
（2）[2]根据图象可知，整个过程的电流不超过0.5A，故电流表选A1
[3]因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择20Ω
（3）[4]为了让电流由最小开始调节，开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置，故应滑到左端
[5]改装后的电表的量程为3.0V，电表的内阻为
由串并联电路规律可知若毫安表示数为I1，则其测量的电压应等于1000I1，则由闭合电路欧姆定律可知，所以图象中与纵坐标的交点表示电源的电动势
[6]图象的斜率表示内阻，解得
14．D A
【详解】
[1] 在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要求加在小灯泡上的电压从零开始变化，开关闭合前应使电路中总电阻最大，即应让小灯泡支路短路。故选D。
[2] 在“测干电池的电动势和内电阻”实验中，要求加在电源两端的电压从最大值开始变化，开关闭合前应使电路中总电阻最大，即滑动变阻器全部接入电路，故选A。
15．0～3 0～10 对
【详解】
试题分析：（1）由于一节干电池的电压约为1.5V，故选择的电压表量程为0～3V；干电池的内阻较小，故变阻器的阻值也应该选择较小的，即阻值范围0～10 Ω；（2）该实物图的连接是正确的．
考点：测定一节干电池的电动势和内阻．
16． 1.45 0.75 偏小 偏小
【详解】
试题分析：：（1）根据给出的点得出对应的伏安特性曲线；由U-I图可知，
电源的电动势E=1.45V，路端电压为1V时，电流为0.6A，则由闭合电路欧姆定律可知：
（2）该实验的系统误差主要是由电压表的分流，导致电流表测量的电流小于通过电源的真实电流；利用等效电源分析，即可将电压表等效为电源内阻，测实验中测出的电动势应为等效电阻输出的电压，由图可知，输出电压小于电源的电动势；故可知电动势的测量值小于真实值；测实验中测出的内阻应为实际电源内阻和电压表内阻并联的等效电阻，所以测得的内阻与实际值相比偏小．
考点：考查了测量电源电动势实验
【名师点睛】
采用描点法作图，图象由纵坐标的交点为电动势；由图象与横坐标的交点利用闭合电路欧姆定律可求得内电阻．电压表测量为电源的输出电压，电压表示数没有误差，但电流表测量的却是外电路中一部分电路中的电流，故可知误差来自于电压表的分流