12.3实验：电池电动势和内阻的测量 同步训练（word版含答案）

12.3实验：电池电动势和内阻的测量
一、选择题（共15题）
1．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
2．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
3．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
4．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，某同学通过测量两个电池的电流和电压，得到了如图所示的图线，从图象中可以看出（ ）
A．电池的电动势较大，内电阻较大
B．电池的电动势较小，内电阻较小
C．电池的电动势较小，内电阻较大
D．电池的电动势较大，内电阻较小
5．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
6．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
7．如右图所示，一只玩具电动机用一节干电池供电，闭合开关S后，发现电动机转速较慢，经检测，电动机性能完好；用电压表测a与b间电压，只有0.6 V；断开开关S，测得a与b间电压接近1.5 V，电动机转速较慢的原因是(　　)
A．开关S接触不良 B．电动机接线接触不良
C．电动机两端接线短路 D．电池过旧，内阻过大
8．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．，
9．在“测干电池的电动势和内电阻”实验中，某同学连接好电路进行测量，得到数据如下表所示。分析得到的数据发现不对，进一步研究表明实验电路连接错了。你认为（　　）
U/V 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10
I/A 0.18 0.21 0.24 0.27 0.31 0.33
A．该同学所连接的电路可能是上面电路图中的图c
B．该同学所连接的电路可能是上面电路图中的图d
C．为了准确完成实验目标，该同学还要继续采用图a继续实验
D．为了准确完成实验目标，该同学还要继续采用图b继续实验
10．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．
11．“等效法”是简化电路的一种常用方法如图所示两个虚线框中的电路都可视为一个新的等效电源：图甲中是一个电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为的定值电阻串联；图乙中是一个电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为的定值电阻并联；下列关于这两个等效电源的电动势和内阻的说法正确的是（　　）
A． B． C． D．
12．如图甲所示，R为电阻箱，置于阻值最大位置，为未知电阻，(1)断开，闭合，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图线，(2)断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数；保持电阻箱的位置不变，断开，闭合，此时电流表的示数为，据以上数据可知（　　）
A．电源电动势为3.0 V
B．电源内阻为0.5 Ω
C．Rx的阻值为2 Ω
D．断开、接通时，随着R的减小，电源输出功率减小
13．用伏安法测电源电动势和内阻，由于没考虑电表内阻造成了误差，下列说法正确的是（ ）
A．用甲图电路测量时，电源电动势和内阻的测量值均小于真实值
B．用乙图电路测量时，电源电动势和内阻的测量值均大于真实值
C．用丙图电路测量时，电源内阻的测量值小于真实值，电动势的测量值等于真实值
D．用丁图电路测量时，电源内阻的测量值大于真实值，电动势的测量值等于真实值
14．同学们通过查阅资料知道，将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1V多一点。小明同学找来了一个土豆做实验，如图所示，当用量程为0-3V、内阻约50k 的伏特表测其两极电压时读数为0.96V，用欧姆表直接测土豆电池的两极，测得内阻r的读数为30 。小丽同学用灵敏电流表直接接土豆电池的两极，测得电流为0.32mA。根据前面小明用伏特表测得的0.96V电压，由全电路欧姆定律得内阻为3k 。小明认为土豆的内阻为30 ，小丽则认为其内阻为3k 。以下关于两位同学实验过程的分析，正确的是_________。
A．小明的方法不正确，因水果电池本身有电动势，故不能用欧姆表直接测其内阻
B．小明的方法正确，因水果电池本身也是一个导体，可以用欧姆表直接测其电阻
C．小丽的测量结果十分准确，除了读数方面的偶然误差外，系统误差很小
D．小丽的测量结果不准确，因为水果电池内阻很大，用伏特表测得的电动势误差很大，因此计算出的内阻误差也很大
15．两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条U—I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R0消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值
二、填空题
16．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．
17．有一电动势E约为12V，内阻r在20~50Ω范围内的电源，其允许的最大电流为100mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0~999Ω；R0为保护电阻。
（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验应选用__________。
A．400Ω，1.0W B．100 Ω，1.0W
C．50Ω，1.0W D．10 Ω，2.5W
（2）该同学按照图甲所示的电路图，连接实验电路，接好电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，以为横坐标，以纵坐标，代入数据可画出如图乙所示图像，对应的函数方程式为_________________（用所给物理量的字母表示）。
（3）图像中若用b表示图线与纵轴的截距，用k表示斜率。则E=____________，r=____________。
18．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；
19．在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中，某次实验得到的电源的U-I图线如图(a）所示。
(1)由图(a)实验图线的拟合方程可得，该电源的电动势E=_____V，内阻r=___Ω。
(2)根据实验测得的该电源的U、I数据，若令y=UI，x=U/I，则由计算机拟合得出的y-x图线如图(b)所示，则图线最高点A点的坐标x=_______Ω，y=______W（结果保留2位小数）。
(3)若该电池组电池用旧了，重复该实验，请在图(b)中定性画出旧电池组的y-x图线__________；并经推理分析对所画图线做出合理的解释。
三、综合题
20．在如图所示的电路中，电阻，，，当电键K断开时，电压表示数为，当K闭合时电压表示数为，求：电源的电动势E和内电阻r。
21．某兴趣小组计划用如下三组器材设计不同的实验方案来测定干电池的电动势和内阻。
第一组：一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器；
第二组：一个电压表和多个定值电阻；
第三组：两个电流表。
请根据所学的知识评估这三组器材能否测定干电池的电动势和内阻。
22．如图所示，电阻R1＝12Ω，R2＝8Ω，当开关S断开时，电流表A的示数为0．5A，当S闭合时，A的示数为0.7A，则电源的电动势和内电阻分别是多少
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．旧干电池内阻较大，故应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显，故A正确；
B．应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以避免电流表和电压表自身阻值的影响，减小实验误差，故B错误；
C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载而发生危险，故C正确；
D．作图时，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，这样作图误差最小，故D正确；
本题选择错误的，故选B．
2．B
【详解】
干电池的电动势约为1.5V，因此电压表应选用的量程为0~2V，干电池内阻约为几欧，为了调节方便并减小误差，滑动变阻器应选用最大阻值为20的，B正确。
故选B。
3．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。
4．A
【详解】
U—I图像中，图线与纵坐标的交点为电源电动势，斜率的绝对值表示电源内阻大小，由此可知电池a的电动势较大，a的斜率较大，a电池的内阻较大，A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．变阻器要起到变阻作用接入电路的两根导线一条接在上面的金属杆一端，另一条接在下面的接线柱上，所以图中滑动变阻器不起变阻作用，故A正确；
B．电表接入电路，选好量程后，还应注意正、负接线柱，图中电流表接法不对，故B正确；
C．一节干电池的电压不超过3V，所以电压表量程选用得当，故C错误；
D．在实验中电压表不应并联在电源两端，因为电键断开后，电压表仍有读数，故D正确。本题选择不正确的。
故选C。
6．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．
7．D
【详解】
ABCD．电动机转动较慢，说明整个闭合回路是通路，有电流通过，前后测得的两次电压，说明电源内阻较大，电动机两端电压较小，不能正常工作，故D正确。
8．D
【详解】
根据
得

则图像的斜率
截距
则
结合图像可知
故选D。
9．C
【详解】
AB．图a、c、d的电路连接都满足全电路的欧姆定律，随着电流的增大电压应该减小；而根据表格数据可知电压与电流为增函数，满足部分电路的欧姆定律规律，则该同学所连接的电路可能是上面电路图中的图b，故AB错误；
CD．图b的电路和数据可算出阻值
图a满足
可测出电动势和等效内阻的阻值，解得电源内阻，故为了准确完成实验目标，该同学还要继续采用图a继续实验，故C正确，D错误；
故选C。
10．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。
11．A
【详解】
AB．根据电路特征知题图甲中M、N两点间的电压为
题图乙中M、N两点间的电压为
所以两个等效电动势的关系为
故A正确，B错误；
CD．根据电路特征知题图甲中M、N两点间的电阻为
题图乙中M、N两点间的电阻为
所以两个等效内阻的关系为
故C、D错误。
故选A。
12．B
【详解】
试题分析：当闭合s1时，根据闭合电路欧姆定律有，图像的斜率表示E的大小，与纵坐标的交点为电源内阻，所以电源电动势为2V，内阻为0.5Ω，A错；B对；断开S2，闭合S1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1＝1.0 A，此时电阻R为1.5Ω，保持电阻箱的位置不变，断开S1，闭合S2，此时电流表的示数为I2＝0.8 A，可知电路总电阻为2.5Ω，所以Rx为0.5Ω，C错；根据外电阻与电源内阻越接近电源输出功率越大，所以S1断开、S2接通时，随着R的减小，电源输出功率越大，D错；
13．AD
【详解】
A.用甲图电路测E和r，对应公式有U=E－Ir，由于电压表的分流，导致电流表测量的并不是干路电流，而是略小于干路电流，修正后图形如图甲所示.由图可知E测＜E真，r测＜r真，故A正确.
B.用乙图电路测E和r，对应公式有U=E－Ir.由于电流表的分压，导致电压表测量的不是路端电压，而是略小于路端电压，修正后图形如图乙所示.由图可知E测=E真，r测＞r真，故B错误.
C.用丙图电路测E和r，对应公式有，整理后得，由于电压表的并联，负载电阻的真实值R真与实验值R满足，修正后图形如图丙所示.由图可知E测＜E真，r测＜r真，故C错误.
D.用丁图电路测E和r，对应公式有E=I（R+r），整理后得，由于电流表的分压，负载电阻的真实值R真与实验值R满足R真=R+RA，修正后图形如图丁所示.由图可知E测=E真，r测>r真，故D正确.
14．AD
【详解】
AB．因水果电池本身有电动势，故不能用欧姆表直接测其内阻，故A正确，B错误；
CD．水果电池内阻很大，用有内阻的伏特表测得的电动势误差很大，故C错误，D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
图象中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，故A错误；
B．由图象可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，故B正确；
C．定值电阻R0消耗功率为
故C正确；
D．电源的效率为
U越大，效率越大，故D错误。
故选BC。
16． 1.5V 2.5Ω
【详解】
根据E=U+Ir，由图示图象可知，电源电动势：E=1.5V，
电源内阻：r=△U/△I=1.5/0.6=2.5Ω；
故答案为1.5；2.5.
17． B
【详解】
(1)当滑动变阻器短路时，电路中通过的最大电流为100mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最大阻值为
应选用B规格。
(2)由闭合欧姆定律得
变形得
(3)可得图像中斜率
截距
即
18． D A
【详解】
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。
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。
19． E=2.83V r=1.03Ω。 x=1.03 y=1.94 答案见解析
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律和图像可知：电动势为：
内阻为：
(2)由题意可知，
出
功率：
因此当时，电源的输出功率最大
(3)①当电池用旧了，减小，增大，当时，最大；图线峰值降低且右移；故可得出图(1)和图(2)所示图象；
②当一定，由于减小，增大，变小，图线降低；可得出图(3)所示图象，故可能的图象如图所示；
20．9V，6Ω
【详解】
当电键K断开时，和串联，路端电压
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=3+r
当电键K闭合时，短路，和并联路端电压为
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=1.8+1.2r
联立解得
E=9V
r=6Ω
21．第一组：安培表测电流，伏特表测路端电压，滑动变阻改变电路的阻值从而获得多组数据， 可以测出干电池的电动势和内阻；
第二组：伏特表测路端电压，电流可由路端电压和定值电阻求得，通过改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，故可以测出干电池的电动势和内阻；
第三组：两个电流表不管如何去接入都会造成电源断路，所以不能测出干电池的电动势和内阻。
22．
【详解】
根据闭合电路欧姆定律得：
当开关S断开时，有 E=I1（R1+R2+r）
代入得E=0.5×（12+8+r） ①
当开关S闭合时，有 E=I2（R1+r）
代入得：E=0.7×（12+r） ②
联立①②可解得E=14V，r=8Ω
答案第1页，共2页