2016-2017学年高中物理鲁科版选修3-1学业分层测评：17测量电源的电动势和内电阻

学业分层测评(十七)
(建议用时：45分钟)
1．(多选)关于“用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻”实验的注意事项，下列说法中正确的是
(　　)
A．应选用旧的干电池作为被测电源
B．不能长时间将流过电源的电流调得过大
C．应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表
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线，并使不在图线上的点大致均匀分布在直线的两侧
【解析】　为了使电池的路端电压变化明显，电池内阻宜大些(选用已经使用过一段时间的干电池)；干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内电阻会明显增大，因此不能长时间大电流放电；在选电流表时应选内阻较小的，选电压表时应选内阻较大的；在作图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去，因此选项A、B、C、D正确．
【答案】　ABCD
2．(多选)如图4 3 9所示是根据某次实验记录数据画出的U I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是(　　)
图4 3 9
A．纵轴截距表示待测电源的电动势
B．横轴截距表示短路电流
C．根据r＝E/I短，计算出待测电源内电阻为12
Ω
D．电流为0.3
A时的外电阻是18
Ω
【解析】　图象与纵轴的交点，电流取值为0，此时为断路状态，截距即等于电源电动势，选项A对；但图象与横轴的交点处，电压等于5.0
V，所以0.5
A是路端电压为5.0
V时的电流，而不是短路电流，所以B错；根据r＝(E－U)/I得：r＝2
Ω，所以C错；根据R＝U/I＝
Ω＝18
Ω，选项D对．
【答案】　AD
3．(多选)在测定电池的电动势和内电阻的实验中，待测电池、开关和导线，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的(　　)
A．一只电流表和一个电阻箱
B．一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C．一只电压表和一个电阻箱
D．一只电流表和一个滑动变阻器
【解析】　采用A选项，原理：E＝I1R1＋I1r，E＝I2R2＋I2r联立可求得．采用B选项，原理：E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r联立可求得．采用C选项，原理：E＝U1＋r，E＝U2＋r联立可求得．而D选项采用的滑动变阻器因不知其阻值，所以无法求得．
【答案】　ABC
4．在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，被测的电源是两节干电池串联的电池组．可供选择的实验器材如下：
A．电流表，量程0～0.6
A,0～3
A
B．毫安表，量程0～100
mA,0～100
μA
C．电压表，量程0～3
V,0～15
V
D．滑动变阻器，0～1
000
Ω，0.1
A
E．滑动变阻器，0～20
Ω，2
A
F．开关一个，导线若干
(1)为了尽量得到较好的效果，电流表应选________，量程应选________，电压表量程选________，滑动变阻器应选________．
(2)如图4 3 10有甲、乙两个可供选择的电路，应选________电路进行实验．实验中误差是由于________表的读数比实际值偏________所造成的．
甲　　　　　　乙
图4 3 10
【解析】　(1)一般干电池允许通过的最大电流为0.5
A，故电流表应该选A，其量程应该选0～0.6
A．两节干电池串联后的电动势为3.0
V，故电压表量程应该选0～3
V．滑动变阻器的最大阻值只需要比电池组的内阻大几倍即可，故选择E.
(2)应该选乙电路，电流表的内阻和滑动变阻器的阻值相差不大，其分压作用不可忽略，而电压表的内阻相对滑动变阻器的阻值来讲大很多，其分流作用可以忽略，故选择乙电路．实验中电压表的示数是路端电压，电流表的示数比干路中的电流略小，所以实验中的误差是由于电流表的读数比实际值偏小所造成的．
【答案】　(1)A　0～0.6
A　0～3
V　E　(2)乙　电流　小
5．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内电阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20
Ω，连接电路的实物图如图4 3 11所示．
图4 3 11
(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)在下面方框里画出这个实验的正确电路图．
【解析】　(1)在实物连线图中，滑动变阻器的两个固定端接入电路了，滑片没有接，所以移动变阻器滑片时，不会改变接入电路的电阻大小，变阻器不起变阻作用，选项A正确．
直流电表只允许电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出，图中电流表的正、负接线柱连接正确，所以选项B不符合题意．
图中电源由一节干电池充当，电动势是1.5
V，所以电压表的量程应选用0～3
V，图中连接是正确的，所以选项C不符合题意．
图中把电压表直接和电池两端并联，这样即使将开关断开，电压表仍有示数，即开关不能控制通过电压表的电流，且电流从负接线柱流入，从正接线柱流出，所以电压表的接线不妥，选项D符合题意．
(2)这个实验正确的电路图应该如图所示．
【答案】　(1)AD　(2)电路图见解析图
6．某研究性学习小组利用图4 3 12(甲)所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图(乙)所示的R 图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝________V，r＝________Ω.
(甲)　　　　　　　
　　(乙)
图4 3 12
【解析】　由闭合电路欧姆定律可知：I＝，所以＝.由图象可知，当＝1.0
A－1时，R＝2
Ω；当＝3.0
A－1时，R＝7.8
Ω，代入上式得：E＝2.9
V，r＝0.9
Ω.
【答案】　2.9　0.9
7．(2015·四川高考)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6
V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：
电流表A1(量程0～30
mA)；
电流表A2(量程0～100
mA)；
电压表V
(量程0～6
V)；
滑动变阻器R1(阻值0～5
Ω)；
滑动变阻器R2(阻值0～300
Ω)；
开关S一个，导线若干条．
某同学的实验过程如下：
Ⅰ.设计如图4 3 13所示的电路图，正确连接电路．
图4 3 13
Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图4 3 14所示的图线．
图4 3 14
Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)．
回答下列问题：
①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．
②由图乙的图线，得电源内阻r＝________Ω.
③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝____________，代入数值可得Rx.
④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________．(选填“相同”或“不同”)
【解析】　①由题U I图线可知电流表量程应为0～100
mA，故选A2.路端电压大于5.5
V，而电源电动势E＝6
V，故R外 r，则滑动变阻器选R2.②由题图得：r＝＝25
Ω.③Rx＋r＝，Rx＝－r.④电流I＝，r＋Rx一定，R从300
Ω变到某同一阻值，电流变化范围相同．Rx接AB间时，U＝(R＋Rx)，Rx接BC间时，U′＝R，故两种情况下电压变化不同．
【答案】　①A2　R2　②25　③－r　④相同　不同