人教新版高中物理必修第三册 训练题 实验：电池电动势和内阻的测量 Word版含解析

1．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
解析：选D　根据E＝I(R＋r)，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，A正确；根据E＝U＋Ir，由电流表测出电流，由电压表测出电压，可以求出E、r，B正确；根据E＝U＋，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，C正确；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错误。
2．[多选]在用如图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中，若有两只电压表V1和V2且量程相同，内阻RV1>RV2；两只电流表A1、A2且量程相同，内阻RA1>RA2，在该实验中，为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是(　　)
A．V1和A2　　　　　　 B．V2和A2
C．V2和A1 D．V1和A1
解析：选AD　本实验中电流表相对电池外接，系统误差是由电压表分流引起的，E测＝·E，r测＝·r，要减小误差，RV应选大的，故电压表选V1，本实验中电流表的内阻对结果无影响，故正确选项为A、D。
3．用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1 Ω和1 kΩ，如图1为所需的器材。
(1)请完成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑片在左端时其电阻值最大。
(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图2中画出U-I图线，根据图线求出电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.19
1.05
(3)上述实验的测量结果为E测________E真(选填“>”“<”或“＝”)。
解析：(1)根据要求，变阻器的滑动触头滑至最左端时，其电阻值最大，电源的内阻是比较小的，为了减小误差，采用电流表相对电源的外接法，按要求连接实物图，如图所示。
(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作图如图所示：
在U-I图像中图线与纵坐标的交点等于电源的电动势，所以由图可以读出电源的电动势为1.46 V，图像中的斜率大小表示电源的内阻，所以电源的内阻为r＝ Ω≈0.75 Ω。
(3)相对于电源来说，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，使所测电源电动势小于电动势真实值，内阻测量值小于真实值，即E测答案：(1)实物图见解析　(2)U-I图线见解析　1.46　0.75　(3)<
4．测定电池的电动势E及内阻r(E约为6 V，r约为1.5 Ω)。器材有量程为3 V的理想电压表V，量程为0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R＝8.5 Ω，滑动变阻器R′(0～10 Ω)，开关S，导线若干。
(1)在图甲所示的虚线框中画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
(2)在图乙所示的器件上，用笔画线代替导线完成实物连接图。
(3)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E＝________，r＝________。(用I1、I2、U1、U2及R表示)
解析：(1)电路图如图甲所示。
(2)将实物连接，如图乙所示。
(3)根据闭合电路欧姆定律得
解得E＝，r＝－R。
答案：(1)见解析图甲　(2)见解析图乙　(3)　－R
5．某研究性学习小组利用图甲所示的电路测量某电池的电动势E和内阻r。由于该电池的内阻r较小，因此在电路中接入了一阻值为2.00 Ω的定值电阻R0。
(1)按照图甲所示的电路图，将图乙所示的实物连接成实验电路。
(2)闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读出电压表相应的示数，并计算出通过电阻箱的电流数值如表所示，在图丙所示的坐标纸中作出U-I图线。
R/Ω
40.00
12.00
8.00
6.00
U/V
1.90
1.66
1.57
1.43
I/A
0.048
0.138
0.196
0.238
(3)根据图线得到E＝________V，r＝________Ω。
解析：(1)根据电路图连接实物电路图如图所示：
(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图像如图所示：
(3)由图示电源U-I图像可知，图像与电压轴的交点坐标值为2.0 V，则电源电动势E＝2.0 V；
图像斜率的绝对值等于电源内阻与保护电阻阻值之和，则k＝r＋R0＝＝ Ω＝2.4 Ω，电源的内阻r＝k－R0＝2.4 Ω－2.0 Ω＝0.4 Ω。
答案：(1)实物图见解析　(2)U-I图线见解析　(3)2.0　0.4
B级—选考提能
6.某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻。
(1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为0，再测量a、a′间电压，若读数不为0，则一定是________导线断开；若读数为0，则一定是________导线断开。
(2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图像如图所示。由I1-I2图像得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
解析：(1)良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差，若一根导线两端有电势差，则导线断开。a、b′间的电压不为零，说明a、a′或b、b′间有一处导线断开，若a、a′间电压不为零，说明aa′导线断开；若a、a′间电压为零，则一定是bb′导线断开。
(2)法一：将电流表A1和R1串联当成电压表使用，电压测量值U＝I1(r1＋R1)，根据闭合电路欧姆定律有I1(r1＋R1)＝E－I2(r＋R0)，整理得I1＝－I2，由题图可知，纵轴截距b＝0.14×10－3 A＝，所以电动势E＝0.14×10－3×(1×103＋9×103)V＝1.4 V，斜率的绝对值表示，即|k|＝＝，解得r≈0.5 Ω。
法二：在给出的图像中取两个点，读数分别为
I1＝0.12 mA、I2＝60 mA，
I1′＝0.07 mA、I2′＝200 mA。
据闭合电路欧姆定律知：
E＝(I1＋I2)(R0＋r)＋I1(r1＋R1)，将上述两组数据代入可得：
电动势E≈1.4 V，内阻r≈0.57 Ω。
答案：(1)aa′　bb′　(2)1.4(1.36～1.44均可)　0.5(0.4～0.6均可)
7．某同学为了测量某电池的电动势E和内阻r，采用如图甲所示的电路，其中定值电阻R0＝5.0 Ω，电压表V1内阻约5.5 kΩ。实验中，移动滑动变阻器滑片，测出电压表V1和V2的多组U1、U2数据，记录的数据如下表所示。
实验次数
1
2
3
4
5
6
U1/V
0.50
1.00
1.50
1.70
2.00
2.50
U2/V
8.45
7.90
7.60
7.13
6.80
6.27
(1)根据表中的数据，在图乙中画出U2-U1图像。
(2)根据(1)中所画图线可得出该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(结果保留两位小数)。
(3)为提高实验的精度，下列做法可行的是________。
A．适当减小R0可使内阻测量值更接近真实值
B．适当增大R0可使内阻测量值更接近真实值
C．将纵坐标改为U1＋U2可以使电动势测量值更接近真实值
D．将纵坐标改为U1＋U2不能使电动势测量值更接近真实值
解析：(1)先描点，后连线，舍去偏离连线较远的点，如图所示。
(2)由闭合电路欧姆定律得E＝U1＋U2＋r，则U2＝E－U1，由U2-U1图像纵轴截距等于电源电动势，可得E＝9.00 V，由图像斜率大小k＝，解得内阻r＝0.36 Ω。
(3)适当减小R0，可减小电压表V1内阻的影响，可使电源内阻的测量值更接近真实值，选项A正确，B错误；由于画出U2-U1图像时已考虑了定值电阻的分压，将纵坐标改为U1＋U2，不能使电动势测量值更接近真实值，选项D正确，C错误。
答案：(1)图见解析　(2)9.00(8.95～9.05均可)
0．36(0.34～0.39均可)　(3)AD