4.2科学测量：电源的电动势和内阻综合训练（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15题）
1．如图所示的“测定电池的电动势和内阻”的实物连线图中，有一根线连接的是错误的，这根错误的线是（ ）
A．a B．b C．c D．d
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．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
5．在“伏安法测干电池的电动势和内电阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻大小，测量并记录多组路端电压和相应电流值，某同学的实验数据如下表所示，与预想的实验结果不一致．由实验数据来分析，他所连接的电路可能是如图所示电路图中的 （ ）
U/V 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10
I/A 0.18 0.21 0.25 0.27 0.30 0.33
A．B．C． D．
6．某同学在设计测电源电动势和内阻的电路时，电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。能精确地测量出电源的电动势和内阻的电路为（　　）
A． B．
C． D．
7．用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻r，实验中可供选择的电压表有两个，量程分别为A(0～2 V)，B(0～5 V)，滑动变阻器两个：C(1000 Ω，0.1 A)，D(20 Ω，2A)，应选用的电压表和应选用的变阻器为( )
A．A、C B．A、D C．B、C D．B、D
8．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
9．如图是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是( )
A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值
B．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值
C．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值
D．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值
10．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
11．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图线，以下实验结论正确的是（　　）
A．电池电动势的测量值偏大
B．电池内阻的测量值为
C．外电路发生短路时的电流为
D．电压表的示数为时，电源消耗的电功率为
12．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
13．在用图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中，若有两只量程相同的电压表V1和V2，内阻；两只量程相同的电流表A1和A2，内阻。为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是（　　）
A．V1和A2 B．V2和A2 C．V2和A1 D．V1和A1
14．测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，以下说法正确的是（　　）
A．在图甲所示电路中，E测B．在图甲所示电路中，r测C．在图乙所示电路中，E测D．在图乙所示电路中，r测15．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
二、填空题
16．某同学进行了测定电源电动势和内电阻的实验，将实验数据描绘得到如图（A）所示的图象。根据图（A）可得，该电源的电动势为_____V，内电阻为_____Ω；若该同学在实验时采用如图（B）所示的电路，多次测量后，发现电源电动势的测量值总是小于真实值，引起此误差的原因是_____（计算结果保留两位有效数字）
17．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___．
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．（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”）
三、综合题
20．如图所示为电压表和电流表测定电源的电动势和内电阻的电路图，采用的是电流表外接法．若已知电压表和电流表的内电阻分别为RV和RA，试计算用这个电路测得的电动势及内电阻的相对误差．
21．某同学在做测定电源的电动势和内电阻的实验中，用同一套器材采用如图中甲、乙所示的两种不同电路进行测量，并在同一坐标系中作出了两次测定的U-I图线如图中丙图所示，图中的C点与A点很接近.试问：
(1)图线AB是按哪种电路的测量作出的
(2)电池的电动势、内电阻是多少
(3)电流表的内阻是多少
22．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势（约为1.5V）和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω，连接电路的实物图如下图所示。
（1）该学生接线中错误的和不规范的做法是( )
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）画出这个实验的正确电路图．
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
图中c导线的下端不应该与电源的负极相连，而应该连接到电键的右端，这样电键就能控制整个电路了
故选C。
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】
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。
5．B
【详解】
数据中电压越大，电流也越大，为一个定值，约为2.5欧。而ACD选项中滑动变阻器阻值越大，电流会变小，电压表所并联部分分压越大，与数据矛盾，故选B。
6．A
【详解】
因为电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。则A图可以精确地测量出电源的电动势和内阻；B图中测得的电源内阻包含了电流表的内阻，即内阻测量值偏大；C图无电流表，只有滑动变阻器和电压表，无法测量电动势和内阻；D图中导线把电源短路了，也无法进行测量。
故选A。
7．B
【详解】
电池的电动势约为1.5V，故电压表应选用的量程为0-2V即可；为了调节方便并能减小误差，故变阻器应选用20 Ω的即可，故选B。
8．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。
9．C
【详解】
由图示可得，电压表测路端电压，由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值（通过电源的电流）；实验误差是由于电压表的分流造成的；当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同；而测量的电流值要小于真实值；故作出测量值和真实值的图象如图所示；
由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的图象如图所示，由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，故C正确，ABD错误．
故选C。
10．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。
11．C
【详解】
A．由于电压表的分流作用，电流表所测电流小于流过电源的电流，由
可知，电源电动势测量值小于真实值，故A错误；
B．根据电源图像可知，电源电动势
电源内阻
故B错误；
C．外电路发生短路时的电流为
故C正确；
D．由图像可知，当
此时电源消耗的电功率为
故D错误。
故选C。
12．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。
13．AD
【详解】
本实验中电流表相对电池外接，系统误差是由电压表分流引起的
，
要减小误差，应选内阻大的电压表，故电压表选，本实验中电流表的内阻对结果无影响。
故选AD。
14．AB
【详解】
AB．本实验中甲图是伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U-I图象如图所示
由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，故AB正确；
CD．本实验中乙图是伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表内接法，由于电流表分压作用，电流表测量值偏大，当外电路短路时，电压测量值等于真实值，电源的U-I图象如图所示，
由图象可知，电动势测量值等于真实值，电源内阻测量值大于真实值，故CD错误。
故选AB。
15．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。
16． 3.0 1.0 电压表内阻分流，导致电流表的示数小于真实的干路电流值
【详解】
由闭合电路欧姆定律可知
故图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故E=3.0V；
图象的斜率表示电源的内阻，故
r=3.0Ω-2.40.6Ω＝1.0Ω
实验中要获得的量为电源两端的输出电压和通过电源的电流；由于电表均不理想电表，即电流表内阻不是0；而电压表内阻也不是无穷大；由图可知电压表并联在电源两端，故电压表是准确的，但由于电流表接在了一个支路上，因电压表分流而导致电流表示数偏小。
17． 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。
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． 1.45 0.75 偏小 偏小
【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。
20．ηE=0 ηr=
【详解】
按实验原理的要求，电流表和电压表的读数应分别是总电流和路端电压．从电路结构看，电流表读数确实是总电流，但由于电流表有电阻，所以电压表的读数不是路端电压，这样就造成系统误差．
运用等效法把电源和电流表作为一个整体看成一个新的等效电源，如图所示中虚线框所示，此时电压表确实接在这个新电源的两端，读数确实是路端电压，而此时电流表的读数仍表示总电流．因此根据电压表和电流表的读数测得的E和r是这个新电源的电动势和内电阻的真实值．
新电源实际上是由电池和电流表的内阻RA串联而成，设电池的电动势和内电阻分别是E0和r0，应有如下对应关系：
E=E0
r=r0+RA.
相对误差分别为
ηE=0
ηr==.
21．（1）AB是乙图测量作出的；（2），；（3）。
【详解】
（1）设电流表的内阻为，对甲图，根据闭合电路欧姆定律得
对乙图，根据闭合电路欧姆定律得
则乙图对应的图象的斜率大，所以AB是乙图测量作出的．
（2）图中的C点与A点很接近，根据图象在U轴的截距表示电动势，可知电动势
甲图对应的图象的斜率表示内阻，根据CD图象可知，电源内阻
（3）AB图象的斜率表示，则
22．（1）AD；（2）
【详解】
（1）滑动变阻器接的是两个固定端，不起变阻作用；电流表接线正确；电压表的正、负极接反；电压表选择3V量程正确，电压表的正极应接在开关的另一端；故选AD。
（2）正确电路如图所示
答案第1页，共2页