4.3测量电源的电动势和内阻 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）必修三 4.3 测量电源的电动势和内阻 同步练习
一、单选题
1．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
2．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
3．“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．
4．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
5．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
6．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
7．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
8．如图甲所示，电压表V1、V2串联接入电路中时，示数分别为6 V和4 V，当只有电压表V2接入电路中时，如图乙所示，示数为9 V，电源的电动势为 （　　）
A．9.8 V B．10 V C．10.8 V D．11.2 V
9．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
10．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
11．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
12．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．
13．对电路进行分析时，为了方便，常常把实际电源与定值电阻串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源来处理。例如，用伏安法测定电源的电动势E和内阻r时，当分析电流表和电压表对实验结果带来的误差时，可以将下面两个常见电路中的虚线框部分看成等效电源。如果电压表内阻为，电流表内阻为，电源电动势和内阻的测量值分别为和，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲中， B．图甲中，
C．图乙中， D．图乙中，
14．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
15．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．
二、填空题
16．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___．
17．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）．
18．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r。请你根据实验测量绘出的U—I图线求出该电池的电动势E=_______V，电阻r=______Ω。
19．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=____________。
三、解答题
20．请自行设计一个测量电源的电动势和内阻的方案，并与同学交流。
21．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。
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。
23．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。
24．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
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参考答案：
1．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。
2．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；
考点：考查闭合电路欧姆定律的应用
点评：本题中开关闭合与开启增大了解题的难度，要明确两个过程中电路中用电器的个数和串并联关系，能够应用数学公式结合图像求得未知量
3．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。
4．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。
5．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。
6．D
【详解】
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。
7．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。
8．C
【详解】
设电源的电动势和内阻分别为E和r，电压表V2的内阻为R2，根据闭合电路欧姆定律，对图甲和图乙分别有
解得
E＝10.8 V
故选C。
9．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。
10．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。
11．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。
12．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。
13．B
【详解】
图甲中电源电动势的测量值即为电压表的示数则
内阻测量值为电压表内阻与电源内阻的并联值即为
图乙中电源电动势的测量值即为外电路断开时电源两端的电压则
内阻测量值为电流表与电源内阻的串联值即为
故选B。
14．A
【详解】
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。
15．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。
16． 等于 大于 电流表具有内电阻
本题是一种安阻法测量电源电动势和内阻的方法，可以用电阻箱代入两个定值电阻．分析误差采用公式法，将测量值与真实值的表达式进行比较得到，
【详解】
[1][2]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．
[3]测量误差产生的原因是电流表有内阻。
17．1.40（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：．
18． 1.5 0.5
【详解】
电源的U-I图像在U轴的截距等于电源的电动势，该电池的电动势E=1.5V，直线的斜率大小等于电源的内阻，则内阻
19． B
【详解】
(1)[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)[2] 由闭合欧姆定律得
变形得
(3)[3]可得图像中斜率
截距
即
20．见解析
【详解】
将电源与一个滑动变阻器串联，设计电路图如下
移动滑动变阻器，当滑动变阻器电阻为时，可得
当滑动变阻器电阻为时，可得
联立两式可得
，
21．9V，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
22．见解析
【详解】
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。
23．(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。
24．（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
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