4.2科学测量：电源的电动势和内阻 同步练习（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15题）
1．某同学做“测定电池的电动势和内阻”实验，电路如图所示．测得电流与路端电压的数据见下表：
组次 物理量 1 2 3 4 …
I/A 1.72 1.35 0.98 0.63 …
U/V 1.88 1.92 1.78 1.98 …
其中存在测量错误的数据是（ ）
A．第1组 B．第2组 C．第3组 D．第4组
2．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。下列说法正确的是（　　）
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，应连上所有的点。
3．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
4．用伏安法测电池1和电池2的电动势E1、E2以及内阻r1和r2。由测得的数据在U—I图上分别它们的图线直线1和直线2，如图所示，由图可以判断（ ）
A．E1 < E2，r1 < r2 B．E1 < E2，r1 > r2 C．E1 > E2，r1 > r2 D．E1 > E2，r1 < r2
5．某研究性学习小组用如图所示的电路，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。按正确的器材连接好实验电路后，接通开关，改变滑动变阻器的阻值R，读出对应的电流表的示数I和电压表的示数U，并作记录。某同学记录的实验数据，根据这些数据在图中画出了U-I图线。根据图线得到被测电池的电动势E约为（　　）
A．1.44 V B．1.5 V C．2 V D．2.5 V
6．如图为“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路，电源由两节干电池串联而成（电池允许通过最大电流为0.6 A）。保护电阻R有四种规格，其中最适合的是（　　）
A．5 Ω、2.0 W B．5 Ω、0.2 W C．50 Ω、20 W D．50 Ω、2.0 W
7．采用如图所示的电路，通过改变外电路电阻R，测出多组U、I的数据，作出图像，利用图像可以求解出电源的电动势和内电阻；某同学考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，认为本实验是存在系统误差的；关于该实验的系统误差，下列分析正确的是（　　）
A．滑动变阻器接入电路的阻值越大，系统误差越小
B．滑动变阻器接入电路的阻值大小对系统误差没有影响
C．电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
D．电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
8．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
9．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
10．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表的量程为3V，内阻约3kΩ；G为小量程电流表，内阻约为200Ω；电源电动势约3V，内阻较小，下列电路中正确的是（　　）
A．测定一段电阻丝（约5）的电阻
B．测定电源的电动势和内电阻（约3）
C．测绘小灯泡（额定电压为2.5V）的伏安特性曲线
D．测定电流表G的内阻
11．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
12．某研究性学习小组利用下图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r．根据实验数据绘出如下图所示的图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到（　　）
A．电源电动势约为1.5V
B．内阻约为1.0Ω
C．用该电路测电动势，测量值比真实值小
D．用该电路测内阻，测量值比真实值小
13．为测出电源电动势和内电阻，除了提供待测电池、导线、电键之外，再使用下列哪组器材，可以完成实验的是
A．电流表、电压表 B．电流表、电阻箱
C．电流表、滑动变阻器 D．电压表、滑动变阻器
E．电压表、电阻箱 F．电流表、电压表、滑动变阻器
14．某同学在测电源的电动势和内阻时，根据实验记录数据画出如图所示的U-I图像，下列关于这个图像的说法中不正确的是（　　）
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=1.40V
B．横轴截距表示短路电流，即I短 =0.4A
C．根据，计算出待测电源内阻为3.5Ω
D．当U=1.20V时，I =0.2A
15．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
二、填空题
16．如图（甲）是“测定电源电动势和内阻”实验的电路图，根据实验测得的几组I、U数据作出U﹣I图象如图（乙）所示，由图象可确定：该电源的电动势为 V，电源的内电阻为 Ω（计算结果保留两位有效数字）．
17．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．
18．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=____________。
19．如图所示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源电动势和内电阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值___真实值，内电阻的测量值___真实值，测量误差产生的原因是___．
综合题
20．一个闭合电路，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）
21．两个电源的U-I图像如图所示。请根据图像比较1、2两个电源的电动势和内阻的大小关系，并说明理由。
22．若使用旧电池进行该实验时，发现路端电压U随电流I变化仍不明显，用什么方法可以使这个变化更明显一些。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
当电流减小时，内电压减小，路端电压增大，即电压表读数增大，第3组电压值应大于1.92，小于1.98，所以第3组数据错误．
故选C。
2．B
【详解】
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接入电路电阻最大的地方，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错误。
故选B。
3．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．
4．A
【详解】
根据闭合电路的欧姆定律有
E = U + Ir
整理后有
U = - Ir + E
则U—I图线斜率的绝对值代表内阻的大小，纵截距代表电源的电动势，所以有
E2 > E1，r2 > r1
故选A。
5．A
【详解】
根据闭合回路的欧姆定律
知在图像中，图线与纵轴的截距表示电源电动势，由图像可读出
E=1.44V
故BCD错误，A正确。
故选A。
6．A
【详解】
一节干电池的电动势约为1.5V，两节干电池的电动势约为3V，电池允许通过的最大电流为0.6A，电路最小总电阻约为
电源电动势约为3V，如果选用50Ω的保护电阻，电路最大电流约为0.06A，电流太小，故不能选择50Ω的保护电阻；如果选择5Ω、0.2W的电阻，电路最大电流为
电流太小，不能测多组实验数据。
故选A。
7．D
【详解】
AB．本实验中的误差来自于电压表的分流作用，滑动变阻器接入电路部分的阻值越大，则电压表分流越大，误差越大，故A、B错误；
C．电流表采用的是内接法，其内阻不会对测量带来影响，故不产生系统误差，C错误；
D．由于电压表的分流作用使电流测量值偏小，从而产生系统误差，故D正确。
故选D。
8．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。
9．D
【详解】
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。
10．B
【详解】
A．伏安法测小电阻时，电流表应外接，测量值才接近真实值，A错误；
B．测定电源电动势和内阻时，电压表测量的是电源两端的电压，因为电源内阻比较小，所以电流表测量误差较小，B正确；
C．测绘小灯泡的伏安特性曲线时，需从电压为零开始，所以要用分压接法，C错误；
D．G为小量程电流表，允许流过的电流有限，不能从量程为0.6A的电流表上读取，D错误。
故选B。
11．B
【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。
12．B
【详解】
AB．根据闭合电路的欧姆定律，可得
则可知图线的斜率等于E，纵轴截距绝对值等于r，由图得到，电源的电动势约为3V，内阻约为1Ω，故A错误，B正确；
CD．将电流表的内阻等效为电源的内阻，故电流表内阻对电动势的测量无影响，故E测量值等于真实值，而由于电流表内阻的影响，r测量值大于真实值，故CD错误。
故选B。
13．BEF
【详解】
根据闭合电路欧姆定律：
测定电源电动势有伏安法（测量U、I）、伏阻法（测量U、R）、安阻法（测量I、R）；其中伏安法要改变电流，需要滑动变阻器，故选BEF．
14．BC
【详解】
A．在U-I图中，图线与纵轴的交点表示电源的电动势，即
故A正确，不符合题意；
B．当路端电压等于零时，在U-I图横轴的交点才表示为短路电流，但题中的是U=1.00V时，图线与横轴相交，故交点数值不是短路电流，故B错误，符合题意；
C．根据
计算出待测电源内阻为1.0Ω，故C错误，符合题意；
D．由图像可知，当U=1.20V时，I =0.2A，故D正确，不符合题意。
故选BC。
15．BC
【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。
16．1.40（1.39或1.41） 0.57（0. 55～0.59都得分）
【详解】
由图乙所示电源U﹣I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.40，则电源电动势：E=1.40V，
电源内阻：．
17． （1）A、 C （2）C （3）ka k-R2
【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 .
18． 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
19． 等于 大于 电流表具有内电阻
【详解】
若不考虑电流表内阻，则
联立解得
考虑电流表内阻，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：
联立解得
故
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．
测量误差产生的原因是电流表有内阻。
20．3.0V，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
21．，，见解析
【详解】
根据闭合电路欧姆定律
即
U-I图像的纵轴截距表示电源的电动势，横轴截距表示短路电流，斜率的绝对值表示内阻。分析可知，1、2两个电源的电动势满足
内阻满足
22．见解析
【解析】
如图所示给电源串联一个定值电阻，既作为保护电阻，又可以增加电源的等效内阻，使电压表的示数有明显的变化。
答案第1页，共2页