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．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
2．为测量电源的电动势和内阻，甲同学采用图甲所示的方案，测得电源电动势为E1，内阻为r1；乙同学采用图乙所示的方案，测得电源电动势为E2，内阻为r2。若他们选用的是同一个电池，且操作过程均完全正确，所选电源电动势的真实值为E，电源内阻的真实值为r，由于系统误差的存在，则（　　）
A．， B．，
C．， D．，
3．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
4．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．
5．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
6．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．，
7．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
8．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
9．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
10．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
11．“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．
12．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
13．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
14．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
15．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
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．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，某同学依据测得的数据画出的U─I图像如图所示．由此可知该电源的电动势E=_______V，内阻r=_________Ω．
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．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）．
三、解答题
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．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。
22．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。
23．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。
24．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【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．
2．A
【详解】
AB．甲同学的方案采用的是电流表内接法，路端电压的测量值无系统误差，而电压表分流导致干路电流偏小，所测为电源和电压表并联构成的等效电源，则有
故A正确，B错误；
CD．乙同学的方案采用的是电流表外接法，电流的测量值无系统误差，而电流表分压导致路端电压偏小，所测为电源和电流表串联构成的等效电源，则有
故CD错误；
故选A。
3．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。
4．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。
5．A
【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。
6．C
【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。
7．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．
【点睛】
图象法可以减小偶然误差，并且能直观简便的得出最终结果，故在测电动势和内电阻时常常用图象法分析．
8．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
9．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。
10．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。
11．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。
12．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。
13．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。
14．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。
15．C
【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。
16． 斜率 截距
【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． 1.5V 2.5Ω
【详解】
根据E=U+Ir，由图示图象可知，电源电动势：E=1.5V，
电源内阻：r=△U/△I=1.5/0.6=2.5Ω；
故答案为1.5；2.5.
点睛：电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻，根据图示图象求出电源电动势与内阻．
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
19．1.40（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：．
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．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
，
22．(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。
23．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。
24．9V，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
答案第1页，共2页
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