12.3 实验：电动势和内阻的测量—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册（含答案）

第十二章
电能
能量守恒定律
第3节
实验：电动势和内阻的测量
一、单项选择题
1．在做测量干电池的电动势和内阻实验中：
(1)除待测电池、开关、若干导线外，选用下列哪组仪器，也可以完成实验目的
.
A．一直流电流表，一电阻箱
B．一直流电压表，一电阻箱
C．一直流电流表，一滑动变阻器
D．一直流电流表，一直流电压表，一滑动变阻器
(2)按图示电路进行实验，分别读出电压表和电流表的示数，并画出的U—I图象，如图所示。则待测电池的电动势为_____V，内阻r为_____。（结果保留两位有效数字）
2．为了测量某高内阻电源的电动势E和内阻r(电动势约5V、内阻约500Ω),现提供下列器材：
A．待测电源
B．电压表V(0~3
V，内阻约几千欧)
C．电流表A(10
mA，RA=10Ω)
D．电阻箱R0(0~9999.9Ω)
E．滑动变阻器R1(0~20Ω)
F．滑动变阻器R2(0~1000Ω)
G．开关及导线
H．干电池若干节(内阻很小)
(1)实验中需要将电压表改装．首先测定其内阻，某同学采用图甲所示的电路，电源为干电池组．开关S闭合前，电阻箱R0的阻值应该调到_________
（选填“零”或“最大”）．闭合开关，调节电阻箱，当电压表指针满偏时，阻值为R01=2950Ω；当电压表指针半偏时，阻值为R02=8900Ω，则电压表内阻RV=_________Ω．?
(2)采用图乙所示的电路测量电源电动势和内阻．电阻箱R0与电压表串联构成量程为6V的电压表，则R0=________Ω；滑动变阻器应选_________
(选填“R1”或“R2”)．?
(3)根据实验测得数据,作出电源路端电压U随电流I变化的图象如图丙所示，由图象可知E=______V，r=_______Ω．
3．某小组的同学在做“测量一节干电池的电动势和内阻”的实验，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω。他们利用图1的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：
电流表A1：量程0~0.6A，内阻约0.125Ω
电流表A2：量程0~3A，内阻约0.025Ω
电压表V：量程0~3V，内阻约3kΩ
滑动变阻器R：0~20Ω，额定电流2A
（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用___（填写仪器的字母代号）。
（2）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U﹣I图线，请据此图线判断被测干电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果保留到小数点后两位）
（3）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能与“电池两端电压”和“流过电池的电流”存在一定的偏差。下列分析正确的是________。
A．电压表测量值偏大
B．电压表量值测偏小
C．电流表测量值偏大
D．电流表测量值偏小
（4）另一小组的同学认为：利用题中给器材，改用图3所示的电路也可以测量该电池的电动势和内阻，请你对他们的方案进行评价______。
4．为测定一节干电池的电动势及内阻，某同学按如图所示的电路图连接电路，并测出路端电压U和电流I的多组数据，作出U-I图象。
(1)请按电路图连接实物图________；
(2)从U-I图象中可求出电池的电动势E=__________V，内电阻r=__________Ω。（结果保留两位有效数字）
5．测定电池的电动势和内阻的实验电路如图a所示，采用一节新干电池进行实验，实验时发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小。为了较精确地测量一节新干电池的内阻，连接了一个定值电阻，实验电路原理图如图b所示。可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3
V的理想电压表V，量程0.6
A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0＝1.5
Ω，滑动变阻器R1(0～10
Ω)，滑动变阻器R2(0～200
Ω)，开关S.
(1)为了方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填R1或R2).
(2)按照实验电路原理图b做实验，请用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图____。
(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的U－I坐标系中画出U－I图线如图d所示，则新干电池的内阻r＝________
Ω。(计算结果保留两位有效数字)
6．用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。待测电源的电动势约为4V、内阻约为2Ω，保护电阻R1=10Ω和R2=5Ω。除了导线和开关外，实验室还提供了如下器材：
A．滑动变阻器R（0~50Ω，额定电流2A）
B．滑动变阻器R（0~5Ω，额定电流1A）
C．电流表A（0~0.
6A，内阻约0.
2Ω）
D．电流表A（0~200mA，内阻约2Ω）
E.
电压表V（0~15V，内阻约15kΩ）
F.
电压表V（0~3V，内阻约3kΩ）
实验的主要步骤有：
i.
将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
ii.
逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记录电压表示数U和相应电流表示数I；
iii.
以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线（U、I都用国际单位）；
iv.
求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
①电压表应选用_______；电流表应选用_____；滑动变阻器应选用_______。（填序号）
②若滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是___________。
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱
③用k、a、R1、R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式，E=___________，r=___________，代入数值可得E和r的测量值。
7．某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。
电压表
（量程，内阻约为）
电流表
（量程，内阻约为）
滑动变阻器
（，额定电流）
待测电池组
（电动势约为，内阻约为）
开关、导线若干
①该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。
②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________端（填“a”或者“b”）
③实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________。（结果均保留两位有效数字）
8．测量某一“特殊电池”的电动势和内电阻，其电动势约为1.5V，该电池内阻较大，经实验测定它的最大电流只有3mA左右。现有下列器材：
待测“特殊电池”
电流表A：满偏电流3mA，电阻为30
电压表V：量程0?1.5V，电阻约为10000
滑动变阻器R1：0?50
滑动变阻器R2：0?10k
开关、导线等实验器材
(1)本实验选用上面所示的实验原理图，应该选用哪种规格的滑动变阻器？_____（填写仪器代号）。
(2)在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，得到U-I图象如上图所示，根据图中所给数据，则“特殊电池”的电动势E=_____V，内电阻r=_____。
9．如图所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图．其中包括电源E，开关S1和S2，电阻箱R，电流表A，保护电阻Rx．该同学进行了如下实验步骤：
(1)将电阻箱的阻值调到合适的数值，闭合S1、S2，读出电流表示数为I，电阻箱读数为9.5
Ω，断开S2，调节电阻箱的阻值，使电流表示数仍为I，此时电阻箱读数为4.5Ω．则保护电阻的阻值Rx＝________Ω．（结果保留两位有效数字）
(2)S2断开，S1闭合，调节R，得到多组R和I的数值，并画出图象，如图所示，由图象可得，电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω．（结果保留两位有效数字）
(3)本实验中，内阻的测量值________（填“大于”或“小于”）真实值，原因是_____________．
10．为了测量一个内阻很小的电源的电动势和内阻，小明同学使用1个电阻箱（0
~
9999
Ω）、1个电压表（0
~
3
V，内阻很大，可视为理想电压表）和一个标准电阻R0（R0已知），设计了如图所示的实验电路，改变电阻箱的阻值R得到多组电压表的示数U，以为纵坐标，为横坐标，得到如图所示的图像。根据图像可得到该电池的电动势为______，内阻为___________。（用a、b、d、R0）
11．物理学习小组试图利用图甲测量一组旧蓄电池的电动势和内阻：
（1）实验步骤如下：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；
②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；
③以为纵坐标，R为横坐标，作图线（用直线拟合），如图乙所示；
④从图线求出直线的斜率K和在纵轴上的截距b。
（2）请你回答下列问题（用题给符号K、b表示）：
①计算电池的电动势________，内阻________。
②根据实验方案发现，电流表内阻对实验精确度有较大影响，如果测的电流表内阻为，则电源内阻的精确值为________。
12．现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35Ω～55Ω范围，最大允许电流为50mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图甲的电路进行实验。图中电压表看做理想电表；R为电阻箱，阻值范围为0～9999.9Ω；R0为定值电阻。该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，测得多组数据，然后作出有关物理量的线性图象，如图乙所示，由图可求得电源的电动势和内阻。
(1)图乙中横坐标为，纵坐标为，请写出该线性图象对应的函数表达式______。（用字母E、r、U、R、R0表示）
(2)根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为____V，内电阻r为____Ω。
参考答案
1．ABD
1.5
1.0
2．最大
3000
3000
R2
5.0
490
3．A1
1.48
0.83
D
方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理
4．
1.5
1.0
5．
6．F
D
A
C
7．5
a
2.9
0.80
8．R2
1.5
470
9．5.0
3.0
2.2
大于
电流表也有内阻
10．
11．
12．
10