4.2科学测量：电源的电动势和内阻-同步训练（word版含答案）

4.2科学测量：电源的电动势和内阻
一、选择题（共14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．小芳同学利用手边的实验器材设计了如图所示的电路，电阻R的阻值以及电源的电动势和内阻均未知，电压表另一端的接线位置待定。通过改变滑动变阻器接入电路的阻值获得多组数据，并描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。不计电表对电路的影响。下列说法正确的是（ ）
A．若接a，利用该图像可得到电阻R的阻值
B．若接b，利用该图像可得到电阻R的阻值
C．若接a，利用该图像可得到电源的电动势和内阻
D．若接b，利用该图像可得到电源的电动势和内阻
3．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
4．如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路，电路中、为已知阻值的电阻，下列说法中正确的是
A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻
5．如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测电源电动势和内电阻，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E和r与真实值和相比较，正确的是（　　）
A．， B．，
C．， D．，
6．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．
7．利用如图所示电路可以测出电压表的内阻。已知电源的内阻可以忽略不计，R为电阻箱。闭合开关，当R取不同阻值时，电压表对应有不同读数U。多次改变电阻箱的阻值，所得到的图象应该是（　　）
B．
C． D．
8．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
9．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
10．下面是某同学对一些概念及公式的理解正确的是（　　）
A．根据公式可知，电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比
B．电动势在数值上等于非静电力在电源内部把的正电荷从正极移送到负极所做的功
C．根据公式可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
D．根据公式可知，若将电荷量为的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功，则A、B两点的电势差为
11．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。应该选择的实验电路是题图中的（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U﹣I图线，关于此图线，下列的说法中正确的是（ ）
A．纵轴的截距表示电源的电动势，即E=3.0V
B．横轴的截距表示电源的短路电流，即I短=0.6A
C．电源的内阻r=5Ω
D．电源的内阻r=1.0Ω
13．小李同学为测量某电源的电动势和内电阻并同时测出定值电阻R0的阻值，他设计了如图所示的电路。实验时他用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数，在将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值。并作出下列甲、乙、丙三幅U-I，利用这些图线可以对应求出物理量是（　　）
A．甲图像可求电源的电动势和内电阻
B．乙图像可求电源的电动势和内电阻
C．丙图像可求滑动变阻器的阻值
D．丙图像可求电阻R0的阻值
14．关于电学实验，下列说法正确的是（　　）
A．测量小灯泡的伏安特定曲线的实验中，滑动变阻器应使用分压式
B．测量金属电阻率的实验中，测量工具中需要直尺
C．测量电源电动势和内阻的实验中，安培表外接法时，E的测量无系统误差
D．半偏法测电流表内阻Rg是一种没有理论误差的方法
二、填空题
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．某同学，将测量的数据反映在U-I图线（如a图线所示），根据这一图线，可求出电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω；（保留小数点后两位）
将此电源与一小灯泡L连接，组成闭合回路。小灯泡U-I图线如b图线所示。可知此时小灯泡的实际功率P=___________。
17．用如图电路测量干电池的电动势和内电阻。调节电阻箱，得到若干组电阻值R及对应的电流值I。以变量为横轴、变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图像，则该图像的____表示了干电池的电动势，该图像的______表示了干电池的内电阻。
三、综合题
18．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。
19．某实验小组用电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）按图的电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关后，调节电阻箱得到各组实验数据如下表。
数据序号 1 2 3 4 5 6
电阻箱的电阻 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 4.0
电压 0.09 0.16 0.27 0.40 0.60 0.67
电流
(1)由电阻箱的电阻和电阻箱两端的电压，计算通过电阻箱的电流，把每组电流的数据填在表中的空格处。
(2)根据表中电压和电流的数据，在图中描点，作出图像。
(3)根据图像，计算水果电池的电动势和内阻。
20．某实验小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响，实验器材如图所示，测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流经电源的电流I，依据公式利用测量数据作出U-I图像，得出E和r．
（1）将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路
（2）实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图像如图中（a）（b）（c）（d）所示，由此可知，在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势______（选填“增大”、“减小”或“不变”），电池内阻_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）对图线c，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P=_________mW．
21．一个闭合电路，当路端电压为时，通过电源的电流为；当路端电压为时，通过电源的电流为，求电源的电动势E和内电阻r（请在下面方框中画出电路原理图）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．D
【详解】
A．若接a，电压表并联在变阻器的两端，则可得到变阻器的阻值，不可能得到电阻R的阻值，A错误；
C．利用图像可得到电动势与电阻R和电源内阻的和，C错误；
B．若接b，电压表并联在变阻器和电阻R两端，故得到是变阻器和电阻R的阻值，或者利用图像可得到源和内阻，B错误；
D．利用该图像还可得到电源的电动势，D正确。
故选D。
3．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。
4．D
【详解】
图甲中可用
E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)
求得电源的电动势和内电阻；图乙中可用
E＝U1＋r，E＝U2＋r
求得电源的电动势和内电阻；而图丙中可用
E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r
求得电源的电动势和内电阻；三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D项正确，ABC三项错误．
5．C
【详解】
不考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
故选C。
6．A
【详解】
电流表的内阻与电源的内阻差不多，采用电流表外接法；B图测的实际上是电源内阻和电流表内阻之和，误差较大，故选A、D图错误，C图无法测出。综上分析，A正确。
故选A。
7．A
【详解】
根据闭合电路欧姆定律应有
整理可得
可见图象应是一个一次函数的关系图象。
故选A。
8．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。
9．C
【详解】
A．由电路接法可知左右两部分并联后与串联，则可知在滑片从最左端向右移动过程中，滑动变阻器接入电路电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，故A错误；
B．总电流先减小，右边支路电压增加电阻减小故电流增加，则电流表支路电流先减小，当两支路电阻相等后再向右移动阶段，电流表支路电压减电阻增加故电流表示数还是在减小，故B错误；
CD．则由图像可知当电压为2.5V时，电流为0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为；而当电压为2.4V时，电流分别对应0.33A和0.87A，则说明当电压为2.4V时，干路电流为
则根据闭合电路欧姆定律可得
解得电源的电动势
内电阻
故C正确；D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．公式是电容器电容的定义式，电容与电容器所带电荷量及两极板间的电压无关，是由电容器本身的构造决定的，A错误；
B．电动势在数值上等于非静电力在电源内部把的正电荷从负极移送到正极所做的功，B错误；
C．公式，当两个电荷之间的距离趋近于零时，电荷已经不能看成点电荷了，库仑定律也就不适用了，C错误；
D．根据公式可知，若将电荷量为的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功，则A、B两点的电势差为，D正确。
故选D。
11．A
【详解】
AB．干电池内阻较小，和电流表的内阻差不多。测量电源电动势和内电阻时，实验原理是
若采用电流表外接法
测出的电动势是准确的，而电源的内阻测量值为
由于电流表内阻跟电源内阻差不多，导致误差较大；
采取安培表内接法，实验的误差主要是由电压表分流所致，由于电压表内阻远远地大于滑动变阻器和电流表内阻，电压表的分流作用可以忽略，B错误A正确；
CD．测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律
作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，只有一个电流表和滑动变阻器或一个电压表和滑动变阻器无法进行测量，CD错误。
故选A。
12．AD
【详解】
根据闭合电路的欧姆定律
纵截距表示电动势
E=3.0V
横轴的截距表示路端电压为2.4时的电流，并不是短路电流，斜率表示内阻
r＝Ω
故AD正确BC错误。
故选AD。
13．AD
【详解】
A．由于U1-I关系为
U1=E-Ir
故由甲图可求电源的电动势和内电阻，选项A正确；
BC．因为
U2=E-I（R0+r）
则由U2-I关系可求得电源的电动势和（R0+r），选项BC错误；
D．因为U1-U2等于电阻R0两端的电压，则由丙图像可求电阻R0的阻值，选项D正确；
故选AD。
14．ABC
【详解】
A．在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应该采用分压式接法，A正确；
B．测量金属电阻率的实验中，需要用直尺测量金属丝的长度，B正确；
C．测量电源电动势和内阻的实验中，电流表外接时，电压表测的是路端电压，当电流为零时，电压表读数就是电源的电动势，没有系统误差，C正确；
D．在半偏法测电流表内阻的实验中，和电流表串联的滑动变阻器的电阻远大于电流表内阻，将电阻箱并联接在电流表两端时，认为总电流Ig不变，实际上电流，当电流表的电流为时，通过电阻箱的电流，所以，测量值小于真实值，D错误。
故选ABC。
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．
16． 1.48 0.77 0.375
【详解】
由图可知，电池的电动势
E=1.48V
内电阻
两图像的交点坐标为I=0.3A，U=1.25V则
P=IU=0.375W
17． 斜率 截距
【详解】
闭合电路欧姆定律，有
公式变形，得到
以变量为横轴、以变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图象，该图象的斜率表示了干电池的电动势 则该图像纵坐标的截距表示了干电池的内电阻。
18．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。
19．(1) 0.90，0.80，0.68，0.50，0.38，0.17 ；(2)如图所示(3) 。
【详解】
由公式
得
计算出表格内数据分别为
0.90，0.80，0.68，0.50，0.38，0.17；填入表格
数据序号 1 2 3 4 5 6
电阻箱的电阻 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 4.0
电压 0.09 0.16 0.27 0.40 0.60 0.67
电流 0.90 0.80 0.68 0.50 0.38 0.17
(2) 图像如图所示
(3)由公式
得
所以直线斜率k=r，由图可知电源电动势E=0.85V，电源内阻
所以r=8.5×102Ω，E=0.85V。
20．（1）如图所示
（2）不变，增大
（3）
【详解】
试题分析：（1）将电压表视为理想表，要避免电流表分压作用对测量结果，相对于电源来说，电流表应采用外接法，据此连接实物电路图，电路图如图所示．
（2）图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势，由图象可知，图象与纵轴的交点纵坐标不变，所以电动势不变，图线斜率的绝对值即为内阻，由图象可知，（a）（b）（c）（d）图象斜率的绝对值变大，电源内阻变大．由此可知：随电极间距的减小电源内阻增大．
（3）由图示图象可知，图象与纵轴交点坐标值为0.975，电源电动势E="0.975" V；（c）对应图线斜率绝对值约为478（从线上选取两点即可求斜率），电源的输出功率为：
21．3.0V，1.0Ω，图见解析
【详解】
电路原理图如图所示
根据闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
可得
E=2.8+0.2r
E=2.7+0.3r
解得
E=3.0V，r=1.0Ω
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