4.3测量电源的电动势和内阻课后作业（Word版含解析）

测量电源的电动势和内阻
一、单选题
1．用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，电路图如图甲所示，由实验中测得的数据描绘的图像如图乙所示，以下说法正确的是（　　）
A．电池的电动势约为1.4V，内阻约为2.8Ω
B．考虑电表内阻对实验的影响，由图甲可知，误差来源于电压表有分流作用
C．滑动变阻器滑片滑至最左端时，流过电流表的电流为0.5A
D．考虑电表内阻对实验的影响，由图甲可知，所测电池的内阻应偏大
二、实验题
2．重庆某中学开展“垃圾分类我参与”活动，小米同学想测量某废旧干电池的电动势和内阻。现有如下器材：
A．一节待测干电池（电动势约1.5V）
B．电流表 A1（满偏电流 1.5mA，内阻 r1=10Ω，读数记为 I1）
C．电流表 A2（满偏电流 60mA，内阻 r2=2.0Ω，读数记为 I2）
D．电压表 V（满偏电压 15V，内阻约 3kΩ）
E．滑动变阻器 R1（0～20Ω，2A）
F．滑动变阻器 R2（0～1000Ω，1A）
G．定值电阻 R3 = 990 Ω，开关S和导线若干
（1）为了尽可能准确地进行测量，实验中应选用的滑动变阻器是_______（填写器材前面的字母编号，写为器材符号不能得分）
（2）实验用实物电路如下图所示
（3）如图为该同学根据实验数据作出的I1-I2图线，由该图线可得被测干电池的电动势E =______V，内阻 r = _____Ω。
（4）如图为某小灯泡的伏安特性曲线，如将此小灯泡接到该电池两端，其工作时的功率为______W（结果保留两位小数）。
3．某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻，实验室提供下列一些仪器：
a.电池组（电动势约为3V，内阻约为10Ω）
b.电压表V（量程0~15.0V，内阻约为3000Ω）
c.电流表A（量程为0~2mA，内阻Rg=12Ω）
d.定值电阻R0=6Ω
e.电阻箱R1（0~999Ω，0~1.0A）
f.滑动变阻器R2（0~2000Ω，0~1.0A）
g.导线及开关
（1）选择不同器材，设计不同的测量电路，小组同学设计了如图甲所示的五种电路，为了使测量结果尽量准确，应选______电路；在图示乙中按照所选的合适电路图连接测量电路。______
（2）连接好电路后进行实验，经过多次测量，记录下各仪器的读数，根据记录数据作出如图丙所示的图像，若图像横坐标为电阻箱阻值R，则纵坐标应为______（填“I”“U”“”或“”）。
（3）在（2）中，若将测量数据的单位统一成国际单位，作出相应的图像，图像纵截距为13.5，图线斜率为0.94，则电池组电动势E=______V；内阻r=______Ω。（保留到小数点后一位）
4．某次实验要测量一节干电池的电动势和内电阻，实验室提供以下器材：
A．一节待测干电池（电动势约为，内阻约为）；
B．电流表（量程，内阻）；
C．电流表（量程，内阻约为）；
D．滑动变阻器（阻值范围，额定电流）；
E.滑动变阻器（阻值范围，额定电流）；
F.定值电阻；
G.开关和导线若干。
（1）选择提供的器材，请在图甲中补充完整实验电路图，并在图中标注上所补器材及滑动变阻器的符号_______；
（2）调节滑动变阻器的阻值，记录多组两电流表的读数，根据数据描出图像，如图乙，若不考虑电表内阻对测量结果的影响，则该电池的电动势___________，内阻__________；（结果均保留三位有效数字）
（3）若考虑电表内阻对实验结果的影响，则修正后的电源内阻___________（用、和等符号表示）。
5．某物理兴趣小组的同学从一款电子产品中拆下一个特殊电池，通过查阅说明书了解到该电池的电动势约为1V左右，内阻约为300Ω左右。他们欲通过实验尽量准确的测出该电池的电动势和内阻。除了待测电池，实验室可提供的器材还有：
A．电流表A1（量程为0~300μA，内阻为900Ω）
B．电流表A2（量程为0~0.6A，内阻为1Ω）
C．定值电阻R1（阻值为100Ω）
D．定值电阻R2（阻值为1100Ω）
E.电阻箱R（0~99999Ω）
F.导线和开关。
（1）为了顺利完成测量，电流表应选________，定值电阻应选_________；（填所选仪器前的字母序号）
（2）在方框中画出设计的电路图；( )
（3）该小组同学按设计的电路图连接好电路，测得几组所选电流表的读数I，以及相应的电阻箱的读数R，做出图线如图所示。通过计算可以求得该电池电动势_______V，内阻________Ω（结果保留2位有效数字）。
6．某实验小组将锌片和铜片插入一个西红柿中，用电压表测得铜片和锌片间的电压约为，然后将同样的10个西红柿电池串联成电池组，与一个标称为“3V，1W”的小灯泡相连，小灯泡不发光，测得小灯泡两端的电压为。该小组同学利用电压传感器（内阻较大）、定值电阻、电阻箱等实验器材测量10个西红柿电池串联成的电池组的电动势E和内阻r，电路图如图甲所示。实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻R和对应的电压传感器的示数U，利用采集到的数据作出的图象如图乙所示。
（1）用电池组给小灯泡供电，小灯泡不亮的原因可能是_________。
（2）根据图乙可知，每个西红柿电池的平均电动势__________V，每个西红柿电池的平均内阻_______Ω。（结果均保留三位有效数字）
（3）在调节电阻箱的过程中，的最大值如图乙中所示，则定值电阻的阻值为_________Ω。
（4）若实际情况中通过电压传感器的电流不能忽略，则测得电池组的电动势的值________（选填“大于”“小于”或“等于”）电池组电动势的真实值。
7．学校物理兴趣小组为了测定某金属探测仪的电池的电动势（左右）和内阻（左右），设计了如图甲所示的电路，允许通过电池的最大电流为，为定值电阻，R为电阻箱．
（1）实验室备有的保护电阻有以下几种规格，本实验应选用_________；
A． B． C．
（2）该小组首先正确得出与的关系式为___________（用E、r、和R表示），然后根据测得的电阻值R和电压表的示数U，正确作出图像如图乙所示，则该电池的电动势________V，内阻____________。
8．某同学利用如图甲所示电路测量电源的电动势和内阻，同时测出未知电阻Rx的值。实验室提供的器材如下：
A．待测电源；
B．待测电阻Rx；
C．电阻箱（0~999.9 Ω）；
D．电压表V1（量程6 V，内阻约2 kΩ）；
E．电压表V2（量程3 V，内阻约1 kΩ）；
F．开关、导线若干。
该同学实验过程如下：
①按图甲连接好电路；
②闭合开关S，调节电阻箱R的值，让两个电压表V1和V2有合适的读数U1与U2，并将R、U1和U2的值填在设计好的表格中（表格未画出）；
③重复实验步骤②多次，并将获得的电阻箱R的阻值和电压表V1和V2的读数填入表格中。
（1）如果纵坐标表示某电压表读数U，横坐标表示两个电压表读数之差与电阻箱阻值的比值，实验结果的图像如图乙所示，则待测电源电动势为___________ V，内阻为___________ Ω。（结果均保留两位有效数字）
（2）如果纵坐标表示两个电压表读数之比，横坐标表示电阻箱的阻值R，实验结果的图像如图丙所示。则待测电阻Rx=___________ Ω（保留两位有效数字）。由于电压表V2的分流，待测电阻的测量值比真实值___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（3）为消除电压表V2分流给实验带来的误差，实验时可以引入辅助电源，如图丁所示，为辅助电源，调节电路中的两个滑动变阻器，使通过灵敏电流计G的电流为0，读出此时电压表读数为1.78 V，电流表A读数为0.22 A，则待测电阻的准确值为___________ Ω（保留两位有效数字）。
参考答案：
1．B
【解析】A．图像的纵截距表示干电池电动势，斜率的绝对值表示内阻，则
故A错误；
BD．由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过干电池的电流并不为零，所以此时干电池的内电压不为零，从而导致图像的纵截距比干电池的实际电动势偏小；假设当电压表示数为零时，干电池的路端电压实际值就是零，即所作图像的横截距（并非为题图中图线与i轴的交点，而是图线延伸至U=0时与对应i轴的交点）等于真实值。综上所述可知实验中作出的U-I图像斜率的绝对值比真实图像的斜率的绝对值偏小，从而造成干电池内阻的测量值与真实值相比偏小，故B正确，D错误；
C．由题图乙可知，当路端电压为1.0V时，流过电流表的电流为0.5A，当滑动变阻器滑片滑至最左端时，其接入电路的阻值为零，此时路端电压约为零，流过电流表的电流（假设电流表不烧坏）一定大于0.5A，故C错误。
故选B。
2． E 1.34##1.35##1.36 5.0##5.1##5.2 0.07
【解析】（1）[1]滑动变阻器应起到明显的调节作用，并且还要易于调节，故采用限流式接法时，滑动变阻器的最大阻值约为电池内阻的10倍即可，滑动变阻器R2最大阻值过大，不选用。故选E。
（3）[2][3]因电流表A1的满量程1.5mA与电压1.5V对应；图像交于两坐标轴；交纵轴于1.35mA，则电池的电动势为E=1.35V，内阻
（4）[4]对电源，根据闭合电路欧姆定律知，路段电压与电流关系为
U=E-Ir=1.35-5.1I
将电源的U-I线和灯泡的U-I线画在同一坐标纸上如图，交点为
I=0.19A，U=0.38V
则将此小灯泡接到该电池两端，其工作时的功率为
P=IU≈0.07W
3． C 3.2 10.4
【解析】（1）[1][2]由于电流表量程较小，若直接测量干路中电流，则测量数据范围太小，测量误差较大，所以A、B、D不合适；将电流表扩大量程后，测量范围增大，电流表对电阻箱测量准确，C合适；在E中，电压表对电阻箱测量不准确，E不合适。实物连线如图所示：
（2）[3]根据选择电路，电流表扩大量程后
改装后电流表内阻
根据闭合电路欧姆定律
整理得
是一次函数，故应选。
（3）[4][5]将测量数据单位统一成国际单位，作出相应图像，则
，
解得
，
4． 见解析 1.48V
【解析】（1）[1]题中没有给出电压表，但给了两个电流表，将电流表串联一个电阻可以改装成电压表。假设用滑动变阻器，电路中的最小电流约为3mA，都大于1mA，所以改装电压表的电流表用A1。由于电源内阻较小，为了方便测量减小误差，滑动变阻器应该选用最大阻值较小的R1，电路图如图所示
（2）[2][3]由闭合电路欧姆定律可得
整理得到
结合图像可得
解得
，
（3）[4]由电路图可知，实际测得的电阻r为电源内阻与等效电压表内阻的并联内阻，即
可得修正后的电源内阻为
5． A C
【解析】（1）[1][2]根据题意，由公式
可知，电路中的电流最大值约为
可知，电流表A2量程太大，故选电流表，而电流表的量程太小，需并联一个比电流表内阻小的电阻扩大量程，则定值电阻选择。
（2）[3]由（1）分析，结合题意，设计的电路图如图所示
（3）[4][5]电流表与并联之后的电阻为
设电流表的电流为，干路电流为，则有
由电路图，根据闭合回路欧姆定律有
整理得
结合可得
，
解得
，
6． 见解析 0.286 2.50 12.5 小于
【解析】（1）[1]由题意知，西红柿电池组的内阻较大，接灯泡时路端电压较小，故灯泡不亮。
（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律，有
化简得
结合题图乙可知
解得
所以每个西红柿电池的平均电动势
平均内阻
（3）[4]根据
可知，当的值最大时，即最大，此时电阻箱的电阻为零，此时接入电路电阻即为定值电阻解得
（4）[5]如果考虑电压传感器的内阻的影响，由
解得
可知此时图线的纵截距表示，所以
故填小于。
7． B 10
【解析】（1）[1]当变阻箱短路时，电路中通过的最大电流为100mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最小阻值约为
所以定值电阻应选的，故选B。
（2）[2] 由闭合电路欧姆定律可得
变形得
由数学知识可知，图象中的截距
斜率
解得
8． 6.0 6.0 8.0 偏小 8.1
【解析】（1）[1] [2]图线反映的是电源的特性，由图像可知电动势为6.0 V；图线斜率等于内阻，则内阻
（2）[3] [4]
根据串联电路的分压原理可知
故
=1.0+
所以纵轴截距为1.0，根据图像斜率
k= Ω-1= Ω-1
解得
Rx=8.0 Ω
由于电压表V2的分流，使得测量的电流偏大，所以待测电阻Rx测量值比真实值偏小。
（3）[5]实验时可以引入辅助电源，利用当辅助回路和测量回路的电流相等时灵敏电流计G中无电流这一特点，在测量电路中没有电流表的情况下，仍然测得其回路中的电流，从而消除由于电流表的内阻带来的误差，则
Rx= Ω=8.1 Ω
试卷第1页，共3页
试卷第7页，共7页