12.3 实验：电池的电动势和内阻的测量 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册

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12.3 实验：电池的电动势和内阻的测量 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册
一、单选题
1．如图所示，某同学用图示电路测量电源的电动势和内电阻。为减小实验的系统误差，可采用的方法是（　　）
A．用内阻小的电压表 B．用内阻大的电压表
C．用内阻小的电流表 D．用内阻大的电流表
2．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
3．为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，配合下列哪组仪器，不能达到实验目的（　　）
A．一个电流表和一个电阻箱
B．一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器
C．一个电压表和一个电阻箱
D．一个电流表和一个滑动变阻器
4．系统误差是由于实验原理等原因而产生的误差，它的数值总是向某一个方向偏离真实值。在 “测电源电动势和内阻”实验中由于电表的内阻所产生的误差即为系统误差。关于该系统误差产生原因以及影响，以下正确的是（　　）
A．电流表分压；测得的电源电动势偏小，内阻偏小
B．电流表分压；测得的电源电动势偏大，内阻偏大
C．电压表分流；测得的电源电动势偏小，内阻偏小
D．电压表分流；测得的电源电动势偏大，内阻偏大
二、多选题
5．如图甲所示，R为电阻箱（0～99.9 Ω），置于阻值最大位置，Rx为未知电阻。（1）断开K2，闭合K1，逐渐减小电阻箱的阻值，得到多组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的R-图线。（2）断开K2，闭合K1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1=1.0 A；保持电阻箱的位置不变，断开K1，闭合K2，此时电流表的示数为I2=0.8A．根据以上数据可知（　　）
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0.5 Ω
D．K1断开、K2闭合时，随着R的减小，电源输出功率减小
三、实验题
6．某同学利用一只电流表和一个电阻箱测定电源的电动势和内阻，使用的器材还有开关一个，导线若干，实验原理如甲所示：
（1）在图乙的实物图中，已正确连接了电路；
（2）调节电阻箱，示数如图丙所示，读得电阻值是 ；
（3）接通开关，多次改变电阻箱的阻值R，读出对应的电流表的示数I，并作记录，画出关系图线，如图丁所示。若电流表内阻，由图线求得电源的电动势 V，内阻 。
7．某物理兴趣小组的同学从一款电子产品中拆下一块特殊电池，通过查阅说明书了解到该电池的电动势和内阻，经过一段时间的使用，电池的电动势和内阻可能会发生变化。他们准备通过实验尽量准确地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．双量程电压表V（0-3V、0-15V）
B．定值电阻（阻值）
C．电阻箱R（最大阻值）
D．开关S，导线若干
完成下列填空：
(1)按图甲连接电路。闭合开关，电压表不偏转。为排除故障，该同学将电压表从电路中 bc两点取下（不影响电路其它部分连接），选择电压表 量程（选填“”或“0-15V”）并接入cd两点间，闭合开关，电压表偏转。再将电压表从cd两点取下，开关断开，将电压表接入ab两点间，电压表不偏转。则可判定，故障出现在 段（选填“ab”“bc”或“cd”）。
(2)排除故障后，选择电压表 量程（选填“0-3V”或“0-15V”）并接入bc两点间，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱的阻值 R和电压表的相应读数U。
(3)根据测量数据，作出图线，如图乙所示，测得图线斜率为k，截距为b、若电压表视为理想电表，则该电池内阻 （用、k、b表示）。
(4)若考虑电压表内阻的影响，上述实验得到的电动势和其真实值相比 （选填“偏大”“相等”或“偏小”）。
8．新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，某校学生实验小组通过网络查找了某种知名的电池铭牌，电池采用的是“刀片电池”技术。现将一块电芯拆解出来，测得长为，宽为，然后测量其电动势E和内阻r。所提供的器材有：
A．电压表（量程）
B．电压表（量程）
C．电流表（量程）
D．电流表（量程）
E.滑动变阻器（阻值范围0~，额定电流）
F.滑动变阻器（阻值范围0~，额定电流）
G.保护电阻
某同学采用了图甲所示的电路图，在进行了正确操作后，得到了图丙所示的图像。
(1)实验中，电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 ；（填器材前的字母代号）
(2)根据图乙所示，则该电池的电动势 V，内阻 ；（结果保留到小数点后一位）。
(3)为了能准确地测量一块电芯的电动势E和内阻r，该同学设计了一个可以排除电流表A和电压表V内阻影响的实验方案，如图丙所示，记录了单刀双掷开关分别接1、2对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验记录的数据绘制如图丁中所示的A、B两条图线，综合A、B两条图线，此电芯的电动势 ，内阻= （用图中、、、表示）。
四、填空
9．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。
（1）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= V，内电阻r= Ω（结果保留三位有效数字）。
（2）引起该实验误差的主要原因是 。
A．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大
B．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比电源实际输出的电压大
C．由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小
D．由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比电源实际输出的电压小
10．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）。
11．用以下实验器材，测量电源电动势及电压表、电流表的内阻：
待测电源（电动势小于，内阻可忽略）
电压表（量程，内阻左右）
毫安表（量程，内阻左右）单刀双掷开关一个
导线若干
（1）请用以上器材设计电路并在方框内画出电路图 ；
（2）简述测量过程并用符号表示相关测量量： ；
（3）电源的电动势为 ，电压表的内阻为 ，电流表的内阻为 [均用（2）中测量量符号表示]。
参考答案
1．B
实验的误差来源是电压表的分流作用，流经电源的电流大于电流表的示数，所以当电压表的内阻越大时，根据并联电路的特点可知，电压表分得的电流越小，对测量结果的影响越小，故需要用内阻大些的电压表。
故选B。
2．B
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。
3．D
A．根据，由电流表测出电流，用电阻箱读出外电阻的阻值，可以求出E、r，故A能达到实验目的，不符合题意；
B．根据，由电流表测出电流，由电压表测出电压，可以求出E、r，故B能达到实验目的，不符合题意；
C．根据，由电压表测出电压，用电阻箱读出外电阻的阻值，可以求出E、r，故C能达到实验目的，不符合题意；
D．因为滑动变阻器不能读出电阻的数值，所以只有一个电流表和一个滑动变阻器，测不出电动势和内阻，D不能达到实验目的，符合题意。
故选D。
4．C
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。
5．BC
A．根据闭合电路欧姆定律得
则图象的斜率
由数学知识求得电源的电动势
选项A错误；
B．轴截距的绝对值等于内阻，即
选项B正确；
C．断开，闭合时，有
断开，闭合时，有
所以
选项C正确；
D．因，所以电路中的外电阻大于内电阻，随着的减小，电源输出功率将增大，时，电源输出功率最大，选项D错误。
故选BC。
6． 2.3 1.4 0.6
（2）[1]由图可知，电阻箱档，示数为3，电阻箱档，示数为2，其他档示数为0，则电阻值为。
（3）[2]由闭合电路欧姆定律可知
变形得
由此可知，图线斜率的物理意义是表示电源的电动势；则有
[3]图线的阻值截距为
代入得
7．(1) 0~15V cd
(2)0-3V
(3)
(4)偏小
（1）[1]因充电宝的电动势E约为7V，超过0~3V的量程，在0~15V 量程内，故选择0~15V 量程；
[2]接“ab”、“bc”时电压表没有偏转，只有接“cd”时有偏转，表明故障为“cd”间断路。
（2）因充电宝的电动势E约为7V，不到0~15V 量程最大值的一半，即使将电阻箱的阻值R调为0，电压表的示数也不到0~15V 量程最大值的 ，故0~15V 量程太大；调整电阻箱的阻值R，0~3V 的量程正好合适。
（3）若将图甲中的电压表当成理想电表，根据闭合电路的欧姆定律，有
变形可得
则有
联立解得充电宝内阻为
（4）考虑到电压表内阻， 式中的R0 变为并联电阻 ，电动势 E 变为真实值 ，即电动势值 E 与真实值E＇相比偏小。
8．(1) A C E
(2) 3.8（3.7~3.9均可） 0.6（0.5~0.9均可）
(3)
（1）[1][2][3]由图乙，电动势约为3.8V，且有电阻分压，所以电压表选A，最大电流不超过0.6A，电流表选C，为了调节方便，滑动变阻器选E。
（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
所以图像纵轴的截距表示电源的电动势为
E=3.8V
图像的斜率的绝对值表示电源的等效内阻，有
所以电源的内阻为
（3）[1][2]当S2接1时，误差在于电流表的分压，所测内阻等于电源内阻与电流表内阻之和，所以内阻测量值比真实值偏大；当S2接2时，误差在于电压表的分流，所测内阻等于电源与电压表并联的总电阻，所以内阻测量值比真实值偏小。由于U-I图线斜率的绝对值表示内阻，即S2接1时的图线陡一些，可以判断图线A是利用单刀双掷开关S2接2中的实验数据描出的，内阻测量值比真实值偏小。
S2接1时，所测电动势为电流表与电源串联后整体的等效电源的电动势，即S2接1时的电动势的测量值等于真实值，即有
E=EB
由于S2接2时，当电路短路时，电压表没有分流，即此时的电流的测量值与真实值相等，结合上述可知，电源的真实的U-I图线是B图线纵轴交点与A图线横轴交点的连线，可知
9． 1.45 1.37 C
(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律，有
图线与纵轴的交点表示电动势，即
图线的斜率表示内阻，即
(2)[3]引起该实验误差的主要原因是由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小。
10． A D F d g h
（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。
11． 单刀双掷开关与a接通时，电压表读数为；单刀双掷开关与b接通时，电压表读数为，电流表读数为I
（1）[1]通过单刀双掷开关连接电流表，以达到实验目的，电路图如图所示
（2）[2]单刀双掷开关与a接通时，电压表读数为；单刀双掷开关与b接通时，电压表读数为，电流表读数为I。
（3）[3]由于电源内阻可忽略，单刀双掷开关与a接通时，电压表读数表示电动势，可得
[4]单刀双掷开关与b接通时，电压表读数为，电流表读数为I，电压表的内阻为
[5]电流表的内阻为
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