4.2科学测量：电源的电动势和内阻 自主提升过关练（Word版含答案）

4.2科学测量：电源的电动势和内阻
自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．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
2．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U-I图线，以下实验结论正确的是（　　）
A．电池电动势的测量是准确的，内电阻的测量值偏小
B．电池内阻的测量值为3.50 Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.40 A
D．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′=0.20 A
3．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
4．在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，不可以达到测定目的（　　）
A．一只电流表和一个滑动变阻器 B．一只电流表和一只电压表
C．一只电流表和一个电阻箱 D．一只电压表和一个电阻箱
5．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K2，闭合K1，逐渐减小电阻箱的阻值，得到多组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的R-图线。（2）断开K2，闭合K1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1=1.0 A；保持电阻箱的位置不变，断开K1，闭合K2，此时电流表的示数为I2=0.8A．根据以上数据可知（　　）
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0.5 Ω
D．K1断开、K2闭合时，随着R的减小，电源输出功率减小
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．利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，正确的是（　　）
A．应选用较新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
B．应选用内阻比较大旧电池，使得电压表示数变化大
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方，这样可以保护电压表
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧
二、实验题
8．用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω）的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：
A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω
B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω
C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ
D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ
E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A
F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A
（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用___________，电压表应选用___________，滑动变阻器应选用___________（均填仪器的字母代号）。
（2）下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将a和___________相连、c和___________相连、f和___________相连（均填仪器上接线柱的字母代号）。
9．某实验探究小组进行这样的探究：
步骤一：该实验探究小组先用如图甲所示的电路图来测量一节干电池的电动势和内阻。开关闭合前，把可变电阻设在某一较大的数值。将开关闭合，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流。逐渐调节可变电阻的阻值，记下每次对应的电流表和电压表的示数如表格一所示：
表格一
次数 1 2 3 4 5 6
电压表读数 1.30 1.20 1.10 1.00 0.90 0.80
电流表读数 0.08 0.17 0.25 0.33 0.42 0.50
步骤二：该实验探究小组再用如图乙所示的电路测量一电阻的阻值。开关闭合前，把可变电阻的滑动端滑动到最左端。将开关闭合，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流。逐渐调节可变电阻的阻值，记下每次对应的电流表和电压表的示数如表格二所示：
表格二
次数 1 2 3 4 5 6
电压表读数 0 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50
电流表读数 0 0.02 0.06 0.16 0.22 0.34
（1）请你帮助该小组同学利用表格一和表格二中的有关数据，在同一坐标图中描点，并用平滑的曲线再把你所描的点连接起来。______
（2）用图甲中的干电池和图乙中的电阻组成闭合电路，当干电池对电阻正常供电时，该干电池的输出功率为______。
10．某物理兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：
A．电流表A1（量程3mA，内阻为199Ω）
B．电流表A2（量程3A，内阻为1Ω）
C．电压表V（量程3V，内阻很大）
D．滑动变阻器R（阻值范围0～5Ω，额定电流2A）
E．定值电阻R1＝1Ω
F．定值电阻R2＝1kΩ
以及待测干电池，开关、导线若干。
同学们根据提供的器材，设计了如图所示的实验电路图。
（1）请根据设计的电路图，将实物图中连线补充完整________；
（2）为了尽量减小误差且方便操作，图中电流表应选择________（选填“A1”或“A2”），定值电阻应选择________（选填“R1”或“R2”）；
（3）同学们利用上述实验装置测得了多组实验数据，并将电流表的读数作为横坐标，电压表的读数作为纵坐标，选取合适的标度，绘制了如图所示的图线。则该小组同学测定的干电池内阻r＝________Ω。（填含有a、b、c的表达式）
11．如图（a）所示，某实验小组用铜片和铝片作为电极插入脐橙中，组成水果电池，为了测量该脐橙电池的电动势和内阻，他们用电阻箱、定值电阻和电压表设计了如图（b）所示的实验电路图，实验步骤如下：
①将接到，闭合，当电阻箱的阻值为时，电压表示数为；
②保持电阻箱阻值不变，将切换到，电压表示数为；
③仍将切换到，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的阻值和对应的电压表示数。
（1）根据上述步骤，若电压表视为理想表，则可得出定值电阻的阻值为__________。该实验小组测得几组数据后，利用计算机得出电压表示数的倒数和电阻箱与定值电阻之和的倒数，绘出了如图（c）所示的图像。根据图像可求得水果电池的电动势及内阻，其中__________，__________。（计算结果均保留三位有效数字）
（2）在已知的条件下，若电压表不是理想表，只考虑由此引起的系统误差，则电动势的测量值__________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值，内阻的测量值__________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
12．为了测量四节干电池组成的电池组的电动势E和内电阻r，某同学设计了如图甲所示的实验电路。器材如下：
A．电池组（四节干电池：电动势约为6V，内阻约为4Ω）
B．电阻箱（最大阻值99.9Ω）
C．电流表A1（量程3A、内阻为0.5Ω）
D．电流表A2（量程0.6A、内阻为1Ω）
E.定值电阻R01=50Ω
F.定值电阻R02=5Ω
G.开关一只，导线若干
（1）为提高实验的精确度，电流表应选用___________；定值电阻应选用___________。（以上均填器材前的序号）
（2）断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电流表的示数及电阻箱接入电路中的阻值。多次重复上述操作，可得到多组电流值I及电阻箱的阻值R，并以___________为纵坐标，以R为横坐标，作出两者的关系图线如图乙所示（该图线为一直线）。
（3）根据图乙中所得图线，可求得电池组的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（保留两位有效数字）
13．某同学用以下器材测量某蓄电池的电动势和内阻。实验室提供的器材有：待测蓄电池（电动势约2V）、电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）、电阻箱R（阻值范围0～9999Ω）、定值电阻R1（阻值为1.8Ω）、开关及导线若干
（1）该同学用图甲电路进行实验，在调节R阻值的过程中，发现电压表示数的变化范围比较小，欲用图乙、丙两种改进电路进行实验，应选择___________（填“乙”或“丙”）电路进行实验。
（2）利用改进的方案测出多组电压表示数U和电阻箱示数R，作出图像，已知图像的斜率为k，纵轴截距为b，请用k、b、R1符号表示蓄电池电动势E=___________，内电阻r=___________。
14．如图所示，是根据某同学做“用伏安法测定电池的电动势和内电阻”的实验记录，画出的U-I图像，则待测电源电动势E=___________V，内电阻r=___________欧。
15．用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R1（阻值10Ω）和R2（阻值5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．
实验主要步骤：
（ⅰ）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
（ⅱ）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；
（ⅲ）以U为纵坐标，I为横坐标，作U—I图线（U、I都用国际单位）；
（ⅳ）求出U—I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a．
回答下列问题：
（1）电压表最好选用______；电流表最好选用______．
A．电压表（0-3V，内阻约15kΩ） B．电压表（0-3V，内阻约3kΩ）
C．电流表（0-200mA，内阻约2Ω） D．电流表（0-30mA，内阻约2Ω）
（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是______．
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱
（3）选用k、a、R1、R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______，r=______，代入数值可得E和r的测量值．
16．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）．
17．（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．C
【解析】
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。
2．D
【解析】
AB．由图像可知，电动势测量值E测=1.4V，电源内阻测量值为
由图甲电路图可知，相对于电源来说，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，电动势的测量值表示为
内阻的测量值表示为
AB错误；
C．外电路发生短路时的电流为
C错误；
D．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数
D正确。
故选D。
3．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。
4．A
【解析】
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，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电动势和内阻，也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻箱可以读出阻值，由
可求出路端电压，也可以用电压表和电阻箱组合，由电压表读数U与电阻箱读数R之比求出电流，一只电流表和一个滑动变阻器，可以多次测量，但滑动变阻器阻值不能读出，所以电压无法计算，故A不可以，BCD均可以。
故选A。
5．BC
【解析】
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律得
则图象的斜率
由数学知识求得电源的电动势
选项A错误；
B．轴截距的绝对值等于内阻，即
选项B正确；
C．断开，闭合时，有
断开，闭合时，有
所以
选项C正确；
D．因，所以电路中的外电阻大于内电阻，随着的减小，电源输出功率将增大，时，电源输出功率最大，选项D错误。
故选BC。
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．BD
【解析】
AB．干电池用久了内阻会变大，为了使电池的路端电压变化明显，实验时应使用内阻较大的旧的干电池作为被测电源，使得电压表示数变化大故A错误B正确；
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻最大的地方，这样可以保护电流表，故C错误；
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧，故D正确。
故选BD。
8． A D F d g h
【解析】
（1）实验中电流教小，为了精确测量，故电流表应选A；
电动势约4.5 V，如果选量程为3V的电压表，容易烧表，故电压表应选D；
电阻器太大，调节不方便，为了方便实验操作，滑动变阻器选F；
（2）为了使测量误差尽可能小，选用的是电流表相对电源的外接法，滑动变阻器用限流式接法，故将a和d相连；
c和g相连；
f和h相连。
9． 0.28W（0.25—0.30）
【解析】
【详解】
（1）如图
如图所示，可知
干电池的输出功率为
10． A1 R1
【解析】
【详解】
（1）如图所示。
（2）由于滑动变阻器最大阻值为5Ω，一节干电池的电动势约为1.5V，所以干路电流不超过
则电流表A2量程过大，电流表A1量程不够，因此需要将电流表A1进行扩量成改装，其并联的定值电阻应选择阻值较小的R1；
（3）根据电表改装原理可知通过干电池的电流I′与电流表示数I之间的关系满足
所以U-I图像斜率绝对值的表示干电池的内阻，即
11． 90
0.83 小于 小于
【解析】
【详解】
（1）根据串联电路电压之比等于电阻之比可得
解得
根据闭合电路欧姆定律，当打到B端时有
可变形为
由图像可得
解得
由
解得
（2）由于电压表内阻不是无穷大，电压表起分流作用，可知测得通过电源的电流值偏小，外电压准确，根据图线知，电动势的测量值小于真实值，内阻的测量值小于真实值。
12． D F 6.1 4.0
【解析】
【详解】
（1）定值电阻E的阻值过大，若选择E，则回路中电流不超过
此时无论选择哪个电流表，都不能使其指针偏转达到量程的三分之二，从而造成读数误差较大，所以定值电阻应选F。在这种情况下，回路中电流不超过
所以电流表应选择D。
（2）根据闭合电路欧姆定律得
整理可得
故以为纵坐标，以R为横坐标，可以得到如图乙所示图线。
（3）由第（2）分析可知，图线斜率为
图线截距为
解得
，
13． 乙
【解析】
【详解】
（1）图丙电路图与图甲电路图类似，图乙电路图的R1与蓄电池串联，等效于电源的内阻增大为R1+r，则等效输出电压减小，电压表示数变化范围增大，故应选图乙的方案实验。
（2）由闭合电路的欧姆定律有
根据题中信息得
，
解得
，
14． 3.0 1.0
【解析】
【详解】
由图象图象可知，电源U-I图象与纵轴 交点坐标值为3.0，则电源电动势
E=3.0V
电源内阻
15． （1）A、 C （2）C （3）ka k-R2
【解析】
【详解】
（1）电压表并联在电路中，故电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，因此应选内阻较大的A电压表；
当滑动变阻器接入电阻最小时，通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为；因此，电流表选择C；
（2）分析电路可知，滑片右移电压表示数变大，则说明滑动变阻器接入电路部分阻值增大，而A项中两导线均接在金属柱的两端上，接入电阻为零；而B项中两导线接在电阻丝两端，接入电阻最大并保持不变；C项中一导线接在金属杆左端，而另一导线接在电阻丝左端，则可以保证滑片右移时阻值增大；而D项中导线分别接右边上下接线柱，滑片右移时，接入电阻减小；故D错误；故选C；
（3）由闭合电路欧姆定律可知：U=E-I（r+R2），对比伏安特性曲线可知，图象的斜率为k=r+R2； 则内阻r=k-R2； 令U=0，则有：； 由题意可知，图象与横轴截距为a，则有：；解得：E=ka .
16． 0～3 0～10 对
【解析】
【详解】
（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．
17． 1.45 0.75 偏小 偏小
【解析】
【详解】
（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．
试卷第1页，共3页