同步课时精练（十五）4.3测量电源的电动势和内阻（后附解析）

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同步课时精练（十五）4.3 测量电源的电动势和内阻（后附解析）
一、单选题
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．用图像法计算电动势和内阻时，先要描点，就是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点，以下说法错误的是（　　）
A．这些点应当准确地分布在一条直线上，即U-I图线应通过每个点
B．这些点应当基本在一条直线上，由于误差不能避免，所以U-I图线不可能通过每一个点
C．画U-I图线应当使它通过尽可能多的描出的点
D．不在U-I图线上的点应大致均衡地分布在图线的两侧
3．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
4．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表的量程为3V，内阻约3kΩ；G为小量程电流表，内阻约为200Ω；电源电动势约3V，内阻较小，下列电路中正确的是（　　）
A．测定一段电阻丝（约5）的电阻
B．测定电源的电动势和内电阻（约3）
C．测绘小灯泡（额定电压为2.5V）的伏安特性曲线
D．测定电流表G的内阻
5．在“测定电池的电动势和内阻”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
B．应选用内阻较小的电压表
C．开关闭合前，滑动变阻器应接入全阻值
D．通过作图像处理数据，可以减小实验的偶然误差
6．某同学利用手边的实验器材设计了如图所示的测量电路，电阻R以及电源的电动势和内阻均未知，电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱，都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，获得多组数据，描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。下列说法正确的是（　　）
A．若接a，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大
B．若接a，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏小
C．若接b，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏大
D．若接b，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏小
二、多选题
7．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法正确的是　　
A．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
B．应选用内阻较小的电压表和电流表
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
D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才会小
8．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，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择甲图所示电路，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正确的是（　　）
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5Ω
D．根据计算出待测干电池的内阻为1.0Ω
9．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表A的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表V的量程为3V，内阻约6kΩ；G为小量程电流表；电源电动势约3V，内阻较小。下列电路中正确的是（ ）
A．测定一段电阻丝（约5Ω）的电阻
B．测定电源的电动势和内电阻（约3Ω）
C．描绘小灯泡（额定电压为2.5V）
D．测定电流表内阻的伏安特性曲线
10．电路如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，与定值电阻、及滑动变阻器R连接，当滑动变阻器的触头由中点滑向b 端时，下列说法正确的是
A．电压表读数增大、电流表读数增大
B．电压表度数减小、电流表读数增大
C．的电功率减小
D．电源的输出功率增大
三、实验题
11．用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω）的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：
A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω
B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω
C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ
D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ
E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A
F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A
（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 （均填仪器的字母代号）。
（2）下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将a和 相连、c和 相连、f和 相连（均填仪器上接线柱的字母代号）。
12．某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形的电池（层叠电池），如图所示，为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材：
A．电流表G（满偏电流10mA，内阻10Ω）；
B．电流表A（0~0.6A、0~3A，内阻未知）；
C．滑动变阻器R（0~100Ω，1A）；
D．定值电阻R0（阻值990Ω）；
E．开关与导线若干。
如下图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池的电动势E＝ V ，内阻r＝ Ω。
13．某研究性学习小组利用如图（甲）所示电路测量某电池的电动势E和内电阻r，由于该电池的内电阻r较小，因此在电路中接入了一阻值为2.00Ω的定值电阻R0，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读出电压表相应的示数U，并计算出通过电阻箱的电流数值I，为了比较准确地得出实验结论，在坐标纸中画出了如图（乙）所示的U-I图像，由图像可得：E＝ V，r＝ Ω。
14．（1）如图所示是测量两节干电池组成的串联电池组的电动势和内电阻的实验器材，请用笔画线代替导线将它们连接成实验电路 。
（2）根据实验测得的数据，在坐标系中描点，得到如图所示的图线，则每节干电池的电动势E为 内电阻r为 。实验的测量值与真实值相比偏大还是偏小 ，为什么 。
15．某物理研究小组尝试利用图甲所示电路测量一节干电池（电动势约1.5 V，内阻为几欧姆）的电动势和内阻。其中：电流表A（量程IA=200 mA，内阻RA=10 Ω）、电阻箱R（99.99 Ω，额定电流1 A）、定值电阻R0（R0=5 Ω）。
闭合开关S，改变电阻箱的阻值R，读出对应的电流表的读数I。然后再把相应的数据转换成和，填入如下表格中。
数据组 1 2 3 4 5 6 7
/（×10-2Ω-1） 2.5 3.3 4.0 5.0 6.7 8.3 10.0
/A-1 15.5 16.0 16.4 17.0 18.0 19.0 20.0
回答下列问题：
(1)请把第4组数据点补充在 图中，并画出 的图线 。
(2)根据 图线求出电池的电动势E= V，内阻r= Ω。（保留2位有效数字）
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
解析：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
答案：C。
2．A
解析：AB．由实验数据在U-I坐标系描出的点基本在一条直线上，由于在实验中不可避免地存在误差，所以所描出的点不可能完全在一条直线上，即U-I图线不可能通过每一个点，A错误，符合题意；B正确，不符合题意；
CD．画U-I图线应当使它通过尽可能多的描出的点，不在U-I图线上的点应大致均衡地分布在图线的两侧，这样可以减小误差，CD正确，不符合题意。
答案：A。
3．D
解析：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。
答案：D。
4．B
解析：A．伏安法测小电阻时，电流表应外接，测量值才接近真实值，A错误；
B．测定电源电动势和内阻时，电压表测量的是电源两端的电压，因为电源内阻比较小，所以电流表测量误差较小，B正确；
C．测绘小灯泡的伏安特性曲线时，需从电压为零开始，所以要用分压接法，C错误；
D．G为小量程电流表，允许流过的电流有限，不能从量程为0.6A的电流表上读取，D错误。
答案：B。
5．B
解析：A．由于旧电池内电阻大，由U=E-Ir可知，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，不符合题意；
B．实验所用电池内阻很小，相对于电源来说应采用电流表外接法，电流表外接法的误差来源是电压表的分流，电压表内阻越大，实验误差越小，应选择内阻大的电压表进行实验，而电流表的内电阻对实验没有影响，故B错误，符合题意；
C．为更好的保护电路，移动滑动变阻器的滑片时，开关闭合前，滑动变阻器应接入全阻值，故C正确，不符合题意；
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，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，离线较远的点舍去，可以减小实验的偶然误差，故D正确，不符合题意。
答案：B。
6．B
解析：AB．若接a，则电压表测路端电压，无法通过U-I关系图像测量电阻R的阻值，但可以测量电源的电动势和内阻，此时电流表内接，由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过电源的电流并不为零，所以此时电源的内电压不为零，从而导致所作U-I图像的纵截距比电源的实际电动势偏小；当电压表示数为零时，电源的路端电压实际值就是零，即所作U-I图像的横截距等于真实值，则图像斜率的绝对值比真实图像的斜率的绝对值偏小，从而造成电源内阻的测量值与真实值相比偏小，故B正确；
CD．若接b，则电压表并联在R和电流表两端，无法获取电源的路端电压信息，所以无法通过U-I关系图像测量电源的电动势和内阻，但可以测量电阻R的阻值，由于电流表分压的缘故，使得电压表示数比R两端电压的真实值偏大，而电流表示数就是通过R电流的真实值，所以R的测量值偏大，故CD错误。
答案：B。
7．AC
解析：A．旧电池的内阻较大，由
U=E-Ir
可知，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．实验所用电池内阻很小，相对于电源来说应采用电流表外接法，电流表外接法的误差来源是电压表的分流，电压表内阻越大，实验误差越小，应选择内阻大的电压表进行实验，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，防止损坏电流表，故C正确；
D．如果电源电动势较小，实验时滑动变阻器阻值不宜太大，滑动变阻器阻值太大，电路电流太小，电流表读数误差较大甚至不能读数，并且调节电流时非常困难，故D错误。
答案：AC。
8．AD
解析：A．所测干电池的内阻较小，电路图应设计为电流表相对于干电池的外接法，故应选甲图所示的电路图。U－I图像的纵截距为I＝0时的路端电压，其大小等于电动势，故E＝3.0V，选项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，选项B错；
CD．U－I图像的斜率的绝对值表示干电池的内阻，故
r＝＝Ω＝1.0Ω
选项C错误，选项D正确。
答案：AD。
9．AB
思路：本题主要考查学生对基本电学实验原理、数据处理及根据器材参数设计电路的能力，题目难度偏大。
解析：A．伏安法测电阻要求连接电流表时采用“大内小外”的原则以保证实验精度，且一般采用测量三次计算平均值的方法，所以用限流法即可，选项A正确；
B．电源内阻仅3Ω，较小，此电路符合测定电源的电动势和内电阻的要求，选项B正确；
C．描绘灯泡伏安特性曲线要求电压从0V开始且有足够多的数据，滑动变阻器应连成分压式，选项C错误；
D．半偏法测电阻电路，要求与表头并联的电阻能够精确读数，不能用滑动变阻器，选项D错误。
答案：AB。
10．AC
解析：AB．R与R2并联，之后再与R1串联，当滑动变阻器的触头由中点滑向b 端时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，并联后的总电阻增大，电路总电阻增大，电路总电流减小，电源内电压
r不变，I减小，内电压减小，电源路端电压增大，电压表读数增大；流过的电流
I2增大，电流表读数增大，故A正确，B错误；
C．电路总电流减小，的电功率
I减小，P1减小，故C正确；
D．电源的输出功率为
当内外电路的电阻相等时，电源的输出功率最大。此题中外电路电阻增大，但内外电阻大小关系未知，则电源的输出功率有可能增大有可能减小，故D错误。
答案：AC。
11． A D F d g h
解析：（1）[1]实验中电流较小，为了精确测量，故电流表应选A；
[2] 电动势约4.5 V，如果选量程为3V的电压表，容易烧表，故电压表应选D；
[3]电阻器太大，调节不方便，为了方便实验操作，滑动变阻器选F；
（2）[4] 为了使测量误差尽可能小，选用的是电流表相对电源的外接法，滑动变阻器用限流式接法，故将a和d相连；
[5] c和g相连；
[6] f和h相连。
12． 9.0 10.0
解析：[1][2]电路图中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，而G内阻已知，故将电流计G串联一个电阻，可以改装成较大量程的电压表，同时，由于电源电阻比较小，因此电流表相对于电源采用外接法；根据欧姆定律和串联的知识得，电源两端电压
根据闭合电路欧姆定律
所以
延长所给图象可得图像与纵轴的交点得到电动势数值，故电动势
与横轴的交点可得出I1为4mA时电流是0.5A，由
可得
13． 2.0 0.5
解析：[1]根据闭合电路欧姆定律得
所以电源的U-I图像，与纵轴的截距为电源电动势的值，由图可得
[2]图线斜率的绝对值为
解得
14． 1.5V 偏小 见解析
解析：（1）[1]电压表测路端电压，电流表测电路电流，电流表相对于电源来说采用外接法，实物电路图如图所示
（2）[2][3]由闭合电路的欧姆定律得
由图示U-I图像可知，电池组电动势
每节干电池的电动势E为
内阻
每节干电池的内阻r为
[4][5]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U-I图像如图所示
由图像可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。
15． 1.5 6.0
解析：(1)[1]根据描点法将第4组数据画在图中，并用直线将各点相连。
(2)[2][3]设
RA＋R0=R1=(10＋5）Ω=15 Ω
由闭合电路欧姆定律得
E=IR1＋（＋I）r
由上式可得
则在 图像中，图像的斜率
图像的截距
a=
根据(1)中图像可求出电源的电动势
E=1.5 V
内阻
r=6.0 Ω
答案第1页，共2页
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