4.3测量电源的电动势和内阻同步练习（Word版含答案）

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．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．，
2．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
3．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
4．测定电源的电动势和内阻”的实验中，下列注意事项中错误的是（ ）
A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显
B．应选用内阻较小的电压表和电流表
C．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D．根据实验记录的数据作U–I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
5．利用如图所示电路可以测量电源的电动势E和内阻r，R为电阻箱，R0为定值电阻。闭合开关，当R取不同阻值时，电流表对应有不同读数I，多次改变电阻箱的阻值，所得到的图像应为（　　）
A． B．
C． D．
6．在测电源的电动势和内阻时。某次实验记录数据画出U-I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是（ ）
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=3V
B．横轴截距表示短路电流，即I短=0.6A
C．根据，计算出待测电源内阻为5Ω
D．该实验中电源的内阻为2Ω
7．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
8．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．
9．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．电池电动势和内电阻的测量值均偏大
B．电池内阻的测量值为3.50Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.40A
D．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′=0.20A
10．“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．
11．2020年特斯拉公司发布新型“无极耳”电池，极耳是从正负极引出了的金属导体，电流必须流经极耳才能与外部连接，可以将其视为电池正负极。为了减小体积，电池内部采用类似卷纸结构。传统电池的极耳位于两对角线（如图左所示，卷起后位于电池上下两端），所谓无极耳电池其实有多个极耳（如图右所示，卷起后多个极耳连接在一起构成电极），电池展开后高度与长度之比为1：10；试根据所学内容，分析下列选项可能正确的是（　　）
传统电池 无极耳电池
A．通过无极耳设计，可以增大电池电动势
B．通过无极耳设计，可以增大电源内阻
C．通过无极耳设计，电源内阻约为传统电池的
D．若工作时流经两种电池电流相等，无极耳电池内部功率更大
12．在《测定电源电动势和内阻》的实验中，进行数据处理时的作图，正确做法是（ ）
A．横坐标I的起点一定要是零
B．纵坐标U的起点一定要是零
C．使表示实验数据的点尽可能地集中在一边
D．使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸
13．下面给出的用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法中，既能减小偶然误差，又直观简便的方法是：（ ）
A．测出两组I和U数据，代入方程组，求出E和r
B．测出多组I和U数据，代入方程求出几组E和r，最后求出平均值
C．测出多组I和U数据，画U—I图线，根据图线求出E和r
D．测出多组I和U数据，分别求出I和U的平均值，然后代入公式求出E和r
14．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．
15．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
二、填空题
16．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。
17．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。
18．（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”）
19．含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，A、B为等效电源的两极．为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图所示的电路．调节电阻箱R的阻值，记录下电压表的示数U，如图是根据实验数据在坐标纸上画出的图象：
（1）若忽略电压表内阻的影响，根据图象可求得等效电源的电动势E=____V，等效内阻r=____Ω．（结果保留三位有效数字）
（2）如果考虑电压表内阻的影响，测得的等效电源的电动势的测量值E测与真实值E真相比E测____E真，等效内阻的测量值r测与真实值r真相比r测____r真．（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
三、解答题
20．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．
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）
22．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
23．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。
24．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．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【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。
2．C
【解析】
【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。
3．C
【解析】
【分析】
【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。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．旧干电池内阻较大，故应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显，故A正确；
B．应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以避免电流表和电压表自身阻值的影响，减小实验误差，故B错误；
C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载而发生危险，故C正确；
D．作图时，应通过尽可能多的点画一条直线并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，这样作图误差最小，故D正确；
本题选择错误的，故选B．
5．A
【解析】
【详解】
由闭合电路欧姆定律得
解得
可知图线是一条不过原点的随增加的直线。故A正确，BCD错误。
故选A。
6．A
【解析】
【详解】
ACD．由闭合电路欧姆定律可知：
由数学知识可知，纵轴截距为电源的电动势，故电动势为；图象的斜率表示电源的内阻，即：
故A正确，C错误，D错误；
B．当外电路电阻时，外电路短路，短路电流为：
故B错误。
故选A。
7．A
【解析】
【分析】
【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。
8．B
【解析】
【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。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由图像可知，电动势测量值
电源内阻
由图甲所示电路图可知，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，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为
电源电动势与内阻测量值都小于真实值，A错误，B错误；
C．外电路发生短路时的电流为
故C错误；
D．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数
I′==0.20 A
故D正确。
故选D。
10．A
【解析】
【分析】
【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。
11．C
【解析】
【详解】
A．根据题意，无极耳电池的意思是有多个极耳，所以电池的电动势并没有发生变化，A错误；
BC．根据电阻定律
可知，传统电池的导体长度是图中的长边，横截面积是材料的厚度，而采用多个极耳的无极耳电池（上图右图），导体长度是材料的宽度，横截面积与传统电池相同，所以无极耳电池的内阻仅有传统的，B错误，C正确；
D．在电流相同时，内阻小时内部功率小，D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
根据实验得到的数据，要尽可能多的把图像占满坐标纸，纵截距表示电动势，斜率表示内阻，即
所以不必要横纵坐标一定要从零开始。
故选D。
13．C
【解析】
【详解】
为了减小误差，可多测出几组I和U数据，代入方程组，求平均值，但是这种方法不直观简便，还可以采用图像法，画出U-I图线，图像与U轴的交点即为电源电动势，图线的斜率可表示内阻的大小，图像法既可以减小偶然误差又直观简便，所以选C.
14．A
【解析】
【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。
15．C
【解析】
【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。
16． 斜率 截距
【解析】
【详解】
[1][2]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。
17． 1.5 0.5
【解析】
【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
18． 1.45 0.75 偏小 偏小
【解析】
【详解】
（1）[1]根据给出的点得出对应的伏安特性曲线；由U-I图可知
[2]电源的电动势
E=1.45V
[3]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）[4][5]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。
【点睛】
采用描点法作图，图象由纵坐标的交点为电动势；由图象与横坐标的交点利用闭合电路欧姆定律可求得内电阻．电压表测量为电源的输出电压，电压表示数没有误差，但电流表测量的却是外电路中一部分电路中的电流，故可知误差来自于电压表的分流
19． 1.43 1.07 小于 小于
【解析】
【分析】
（1）根据闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式，再根据图象即可求得电动势和内电阻；（2）明确实验原理，确定电表内阻的影响，从而确定实验误差
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律可得，变形可得，则由图可知, ，，解得E=1.43V；r=1.07．
（2）利用电压表和电阻箱组合测量电源的电动势和内电阻，相当于根据欧姆定律求出电路中的电流，由于电压表内阻的影响，使电压表分流，故得出的电流比真实值小，所以与相对电源的电流表外接法相同，因此测出的电源电动势和内电阻均偏小；
20．（1）AD；（2）
【解析】
【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
21．3.0V，1.0Ω，图见解析
【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
22．（1）AB是乙图测量作出的；（2），；（3）。
【解析】
【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
考点：测定电源的电动势和内阻
【名师点睛】
本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，注意电流表内阻对实验的影响，难度适中．
23．9V，6Ω
【解析】
【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
24．ηE=0 ηr=
【解析】
【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==.
答案第1页，共2页
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