2.7实验：测量电池的电动势和内阻 同步提升作业（word版含答案）

2.7实验：测量电池的电动势和内阻 同步提升作业（含解析）
一、选择题
1．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
2．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
3．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．
4．用电流表和电压表测定干电池的电动势和内阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻校小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择如图甲所示电路，若根据某次实验记录数据画出的U—I图像如图丙所示，下列关于这个图像的说法错误的是（　　）
A．纵轴截距表示待测干电池的电动势，即E=3.0V
B．横轴截距表示短路电流，即I短=0.6A
C．根据计算出待测干电池的内阻为1.0Ω
D．甲和乙所示测量电路都测不到内阻的真实值
5．如图所示的电路（R1、R2为标准定值电阻）测量电源的电动势E及内电阻r时，如果偶然误差可忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．电动势的测量值等于真实值
B．内电阻的测量值大于真实值
C．测量误差产生的原因是电流表具有内阻
D．测量误差产生的原因是测量次数太小，不能应用图像法求E和r
6．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
7．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
二、实验题
8．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；
9．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）．
10．（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”）
11．如图所示，请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。
（1）开关闭合前滑动变阻器的滑片滑到_________（填“左侧”或“右侧”）。
（2）根据实验测得的几组、数据做出图像如图所示，由图像可确定：该电源的电动势为_______，电源的内电阻为_______（结果保留到小数点后两位）。
（3）若在实验中发现电压表坏了，于是不再使用电压表，而是选用电阻箱替换了滑动变阻器，重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值以及对应的电流表的示数，则该同学以R为横坐标，以______（选填“I”“”）为纵坐标得到的函数图线是一条直线。分析可得该图线的斜率为k，纵轴截距为b，可求得电源电动势E=_______，电源内电阻r=________。（用符号k和b表示电源电动势和内电阻）。 这种方案测得的电动势和内电阻的值与真实值相比，______，______；（选填“”“”“”）。
12．某实验小组利用如图甲所示的电路图测量电源的电动势和内阻，已知电流表A的内阻为，调节滑动变阻器的滑片，记录电流表A和电压表V的读数，根据所得的数据描绘出的关系图像如图乙所示，如图丙是实验所需要的器材，回答下列问题：
（1）在丙图中补全实验电路图_______；
（2）由乙图可知电源的电动势为_______，内阻为______；（均用a、b来表示）
（3）由此实验方法测得电动势的测量值______________真实值，内阻的测量值______________真实值。（均填“大于”“小于”或“等于”）
13．在测定某电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：
A．电流表A1（内阻忽略不计）：
B．电流表A2（内阻忽略不计）；
C．定值电阻R0（阻值为2kΩ）；
D．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）；
E.开关和导线若干。
课外物理兴趣小组发现上述器材中没有电压表，但有两个电流表，于是共同设计了如图甲所示的电路来完成实验。
（1）按图甲连接好电路后，闭合开关，电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，被测电池的内阻表示为r，则电池的电动势E=_________；（用I1、I2、R0和r表示）
（2）移动滑动变阻器的滑片P，获得多组电流表A1和电流表A2的数据。兴趣小组利用测出的实验数据作出I1—I2图像如图乙所示。在数据分析时，兴趣小组发现电流表A1的示数I1总是远远小于电流表A2的示数I2，经过共同讨论最后大家一致认为可以将_________（选填“I1”或“I2”）看成干路电流。兴趣小组继续分析图乙的图线，得出被测电池的电动势E=_________V，内阻r=_________Ω。（结果均保留两位有效数字）
14．某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，可供选择的器材有：电流表A（0~0.6A）、电压表V（0~3V）、滑动变阻器R1（5Ω，1A）、滑动变阻器R2（100Ω，2A）、定值电阻R0为1.0Ω、电键S及导线若干。
（1）请根据题中电路图完成图1的实物连线。( )
（2）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用______（填“R1”或“R2”）。
（3）为使电压表的示数变化更明显，请将上述器材的连线略加改动，在图2方框中画出改动后的实验电路图。( )
（4）利用（3）问中改动后的电路，改变滑动变阻器的阻值，根据测出数据画出的U-I图线如图3所示，则此干电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（保留两位小数）
15．图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
（1）若电路中电阻箱的示数如图乙所示，其阻值为___________Ω。
（2）虚线框内为用毫安表改装成电流表的电路，已知：毫安表内阻为10Ω、满偏电流为100mA，若阻值为2.5Ω，则改装后电流表的量程为___________mA。
（3）实验步骤如下：
①将滑动变阻器R的滑片移到___________端（选填“左”或“右”）；
②闭合开关S，将电阻箱阻值由图乙阻值调为2.5Ω，操作正确的是___________（选填选项前序号）；
A．先将“10档”中3调至0，再将“1档”调至2，“0.1档”调至5
B．先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0
③多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数U和毫安表的示数I。某次测量时毫安表的示数如图丙所示，其读数为___________mA；
④以U为纵坐标，I为横坐标，作出图象如图丁所示；
根据图象求得电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。
16．某实验小组利用如图甲所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。根据实验测得的数据作出U-I图像，如图乙所示。由图像可以确定：干电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω。
参考答案
1．B
【解析】
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。
2．D
【解析】
AB．甲图的电压表测量电源的路端电压，则其U—I图象的斜率绝对值表示电源内阻和电压表内阻并联之后的阻值，而乙图中U—I图象的斜率绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和，所以乙图对应的图象斜率绝对值大些，故由甲电路所描绘的图线是b，由乙电路所描绘的图线是a，AB错误；
CD．电源的U—I图象与纵轴的交点坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源的内阻，则由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为
r = Ω = 1Ω
由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为
r = Ω = 0.9Ω
C错误，D正确。
故选D。
3．A
【解析】
【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。
4．B
【解析】
【详解】
A．纵轴截距的坐标为，所以纵轴截距表示待测干电池的电动势，即E=3.0V，故A正确；
B．横轴截距表示路端电压为2.4V时的电流，并非短路电流，故B错误；
C．U－I图像的斜率的绝对值表示干电池的内阻，故
故C正确；
D．甲测量电路所测内阻偏小，乙测量电路所测内阻偏大，故D正确。
故选B。
5．ABC
【解析】
【详解】
ABC.先求出测量值的表达式：设电动势为E，内阻为r，由闭合电路欧姆定律E=IR+Ir得
E=I1（R1+r）…①，E=I2（R2+r）…②
联立①②解得
，
再求出真实值的表达式：
设电流表的内阻为RA，电源的电动势和内阻真实值分别为E′和r′
则有
E=I1（R1+RA+r）…③E=I2（R2+RA+r）…④
联立③④解得
，
分析以上数据可知：E=E′，r＞r′，
即电动势的测量值等于真实值，电源内电阻的测量值大于真实值．故选项ABC正确；
D.测量误差产生的原因是电流表的内阻引起的，不是测量次数太小的原因，但是能应用图像法求E和r，选项D错误；
故选ABC。
6．AD
【解析】
【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。
7．AD
【解析】
【分析】
【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。
8． D A
【解析】
【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。
9． 0～3 0～10 对
【解析】
【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．
10． 1.45 0.75 偏小 偏小
【解析】
【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
11． 左侧 1.40 0.57 = >
【解析】
【详解】
（1）[1]开关闭合前滑动变阻器接入电路的阻值应最大，因此滑片滑到左侧。
（2）[2][3]由图可知该电源的电动势为
电源的内电阻为
（3）[4]若用电阻箱替换滑动变阻器，根据闭合电路欧姆定律有
整理得
即以R为横坐标，若得到的函数图线是一条直线，应以为纵坐标。
[5][6]图象的斜率
纵轴截距
解得电源电动势为
电源内阻
[7][8]由于电流表的分压作用，实际应为
整理得
所以
，
则这种方案测得的电动势和内电阻的值与真实值相比
=，>
12． 见解析 b 等于 等于
【解析】
【详解】
（1）[1]完整的电路图补充如下
（2）[2]由题图乙可得图像与纵轴的截距为电源的电动势
E=b
[3]图像斜率的绝对值表示电源的内阻与电流表A的内阻之和，图像斜率的绝对值为
电流表A的内阻为，则电源的内阻为
.
（3）[4][5]由误差分析可知，此方法测得的电动势和内阻均等于真实值。
13． I2 3.0 1.0
【解析】
【详解】
（1）[1]由闭合电路欧姆定律可得
（2）[2]由于电流传感器1的示数I1总是远远小于电流传感器2的示数I2，可以将I2看成干路电流。
[3][4]由闭合电路欧姆定律可得
整理得
对比图像可得，斜率为
在纵轴的截距为
解得
14． R1 1.50V（1.50~1.53V） 0.67Ω（0.60-0.80Ω）
【解析】
【详解】
（1）[1]由电路图可得实物图连线如图
（2）[2]因为干电池电动势大约为1.5V，所以让电流表安全的前提下，应该让电路中电阻不小于
所以为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用；
（3）[3]因为由闭合电路欧姆定律知
即
所以U-I图像的斜率为电源内阻，即
所以为使电压表的示数变化更明显，应该增大电源的等效内阻，所以可以将定值电阻连线如图
此时电源的等效内阻为
（4）[4][5]由（3）分析知，U-I图像与纵轴交点即为电动势，斜率为内阻与定值电阻之和，由图像知电动势为
斜率为
解得内阻为
15． 30.0 500 左 B 58 1.46（1.45~1.47） 0.40（0.39~0.41）
【解析】
【详解】
（1）[1]电阻箱阻值为
3×10Ω+0×1Ω+0×0.1Ω=30.0Ω
（2）[2]改装后电流表的量程为
（3）①[3]为防止电路中电流过大，烧坏电流表，闭合开关前应将滑动变阻器R的滑片移到最大阻值处，即移到左端；
②[4]为防止电阻箱短路，电阻箱操作时应先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0，故选B。
③[5]毫安表量程为100mA，由图示毫安表表盘可知，其分度值为2mA，示数为58mA；
④[6][7]改装后的电流表内阻为
根据改装原理可知，实际电流为电流表读数的5倍，由闭合电路欧姆定律可知
由图可知，电源的电动势
E=1.46V
则电源内阻为
r=2.40-2=0.40Ω
16． 1.5 1
【解析】
【详解】
[1][2]由图甲所示电路图，根据闭合电路的欧姆定律得
U=E Ir
由图乙所示U I图象可知，电源电动势E=1.5V，内阻为
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