第十二章第3节实验：电池电动势和内阻的测量强化训练word版含答案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十二章第3节实验：电池电动势和内阻的测量强化训练
第I卷（选择题）
一、单选题
1．在测电源的电动势和内阻时。某次实验记录数据画出U-I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是（
）
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=3V
B．横轴截距表示短路电流，即I短=0.6A
C．根据，计算出待测电源内阻为5Ω
D．该实验中电源的内阻为2Ω
2．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
3．对电路进行分析时，为了方便，常常把实际电源与定值电阻串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源来处理。例如，用伏安法测定电源的电动势E和内阻r时，当分析电流表和电压表对实验结果带来的误差时，可以将下面两个常见电路中的虚线框部分看成等效电源。如果电压表内阻为，电流表内阻为，电源电动势和内阻的测量值分别为和，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，
B．图甲中，
C．图乙中，
D．图乙中，
4．电源、的电动势分别为、，且，两电源的内阻、大小未知。当定值电阻分别与电源、相连接时，外电路消耗的电功率相同。若将定值电阻（）分别与电源、相连接时，外电路消耗的电功率分别为、。则下列关系正确的是
A．、
B．、
C．、
D．、
5．可用理想电压表V、理想电流表?、变阻器R以及电键K和导线等器材来测量某一电源E的电动势和内阻如图所示．下面给出了四个电路图，图中“＋”、“－”代表电源的正负极和电表的正负接线柱．正确的电路图是
A．
B．
C．
D．
6．用如图所示电路可以测量干电池的电动势和内阻，图中R为电阻箱．下列关于该实验的说法中正确的是（
）
A．为了测量电动势和内阻，至少需要测量6组数据
B．用图象处理数据时，为了得到线性图象，可以作U与R的图象
C．用图象处理数据时，为了得到线性图象，可以作1/U与R的图象
D．因电压表内阻产生的误差属于系统误差
7．如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变．如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）．现增加光照强度，则下列判断正确的是（　　）
A．电源路端电压不变
B．B灯变暗，A灯变亮
C．R0两端电压变大
D．电源总功率不变
8．如图所示的电路中，当闭合开关S后，发现两灯都不亮，电流表指针几乎指在“0”度线不动，电压表指针则有明显偏转，该电路中故障可能是??（?
?）
A．电流表坏了，或开关S接触不良．
B．灯泡L1的灯丝断了，或L1的灯泡与灯座接触不良．
C．电流表和两个灯泡都坏了．
D．从a点开始，经过灯泡L2到b点的这段电路中有断路．
9．如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，平行板电容器的两块金属板正对水平放置，B为两极板间一固定点，R为光敏电阻（光照越强电阻越小）．图中滑动变阻器R1的滑动触头P在a端时，闭合开关K，稳定后电流表A和电压表V的示数分别为I和U，以下说法正确的是（?
）
A．若此时仅将R1的滑动触头P向b端移动，则平行板电容器的带电量将减小
B．若此时仅将电容器上极板上移，则图中B点电势将降低
C．若此时仅用更强的光照射R，则I增大，U增大，电容器所带电荷量增大
D．若此时仅用更强的光照射R，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值之比减小
10．如图甲所示，电压表V1、V2串联接入电路中时，示数分别为6
V和4
V，当只有电压表V2接入电路中时，如图乙所示，示数为9
V，电源的电动势为
（　　）
A．9.8
V
B．10
V
C．10.8
V
D．11.2
V
11．如右图所示，一只玩具电动机用一节干电池供电，闭合开关S后，发现电动机转速较慢，经检测，电动机性能完好；用电压表测a与b间电压，只有0.6
V；断开开关S，测得a与b间电压接近1.5
V，电动机转速较慢的原因是(　　)
A．开关S接触不良
B．电动机接线接触不良
C．电动机两端接线短路
D．电池过旧，内阻过大
12．如图甲所示，R为电阻箱，置于阻值最大位置，为未知电阻，(1)断开，闭合，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的图线，(2)断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数；保持电阻箱的位置不变，断开，闭合，此时电流表的示数为，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2
Ω
D．断开、接通时，随着R的减小，电源输出功率减小
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．“用DIS测电源电动势和内电阻”的实验中，某同学测得电源的路端电压U随电流I的拟合图线如图所示。则该电源的电动势为_____V，内阻为_____Ω。
14．如下图甲所示，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S2，闭合S1，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的图线，(2)断开S2，闭合S1，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S1，闭合S2，此时的电流表的示数为I2＝0.8
A，据以上数据可知电源内阻为_______Ω，
Rx的阻值为为_________Ω
15．用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R1（阻值10Ω）和R2（阻值5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．
实验主要步骤：
（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，记下电压表的示数U和相应电流表的示数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．
回答下列问题：
（1）电压表最好选用______；电流表最好选用______．
A．电压表（0-3V，内阻约15kΩ）
B．电压表（0-3V，内阻约3kΩ）
C．电流表（0-200mA，内阻约2Ω）
D．电流表（0-30mA，内阻约2Ω）
（2）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）选用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．
三、解答题
16．用电流传感器和电压传感器等可测干电池的电动势和内电阻．改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成U－I图线，由图线得出电动势和内电阻．
(1)记录数据后，打开“坐标绘图”界面，设x轴为“I”，y轴为“U”，点击直接拟合，就可以画出U－I图象，得实验结果如图甲所示．根据图线显示，拟合直线方程为：________，测得干电池的电动势为________V，干电池的内电阻为________Ω.
(2)现有一小灯泡，其U－I特性曲线如图乙所示，若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在方格图中)．
17．如图所示，R1＝28Ω，R2＝18Ω，当开关处于位置1时，电流表示数为I1＝0.4A；当开关处于位置2时，电流表示数为I2＝0.6A，内阻RA＝0.8Ω。求：电源电动势E及内阻r。
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
ACD．由闭合电路欧姆定律可知：
由数学知识可知，纵轴截距为电源的电动势，故电动势为；图象的斜率表示电源的内阻，即：
故A正确，C错误，D错误；
B．当外电路电阻时，外电路短路，短路电流为：
故B错误。
故选A。
2．D
【详解】
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。
故选D。
3．B
【详解】
图甲中电源电动势的测量值即为电压表的示数则
内阻测量值为电压表内阻与电源内阻的并联值即为
图乙中电源电动势的测量值即为外电路断开时电源两端的电压则
内阻测量值为电流表与电源内阻的串联值即为
故选B。
4．C
【详解】
当定值电阻分别与电源、相连接时，外电路消耗的电功率相同，则有：
由于，则有：
作出伏安特性曲线如图所示；
显然当外电路的定值电阻阻值为时，虚线与两电源伏安特性曲线交点的横纵坐标的乘积为外电路消耗的电功率，则有：
A.、与分析不符，不符合题意；
B.、与分析不符，不符合题意；
C.、与分析相符，符合题意；
D.、与分析不符，不符合题意。
5．B
【详解】
A．电流表将电路短路，电流表可能会被烧坏，电压表无读数，A选项错误；
B．电源的内电阻很小，电压表分流作用小，将电流表和滑动变阻器相接，误差小，B选项正确；
C．电流表和电压表的正接线柱应和电源的正极相连，而C选项的电压表的接线柱接错，
C选项错误；
D．安培表和电压表串联，安培表读数几乎为零，电压表读数为电源电动势，D选项错误。
6．D
【详解】
根据实验原理E=U+r可知，方程中有两个未知量，则为了测量电动势和内阻，至少需要测量2组数据，选项A错误；根据E=U+r可得，则用图象处理数据时，为了得到线性图象，可以作的图象，选项BC错误；因电压表内阻产生的误差属于系统误差，选项D正确.
7．C
【解析】
【分析】
增加光照强度，Rt减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析干路电流和路端电压的变化情况，即可知道电灯A的亮度变化；根据干路电流与A灯电流的变化，判断通过R0电流的变化，根据路端电压和电阻R0电压的变化情况，即可分析B灯电压的变化情况，从而B的亮度变化．
【详解】
由题意，增加光照强度，Rt减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，电源的内电压增大，路端电压U减小，则A灯变暗；
通过R0电流I0=I?IA，I增大，而IA减小，则I0增大，R0两端电压U0增大，而R0、B的电压之和等于路端电压，路端电压减小，则知，B的电压减小，B灯变暗；电源的总功率P=EI，I增大，则P增大。故C正确，ABD错误。
故选：C
8．D
【解析】
若电流表坏了，断路时两表均没有示数，短路时电流表没有示数，两灯均亮，不符合题设，A错误；灯断路，两表均无示数，不符合题意，BC错误；若从a点开始，经过灯泡到b点的这一段电路中有断路，电压表串联接入，由于电压表电阻较大，电路中电流较小，电流表几乎为零，灯不亮，符合题意，D正确．
9．B
【解析】
【详解】
A．滑动变阻器处于含容支路中，相当于导线，所以移动滑动触头，I不变，U不变，带电量不变．故A错误．
B．若此时仅将电容器上极板上移，距离变大，电压不变，电场强度变小，所以B点到负极的电势差减小，所以B到上极板的电势差变大，上极板电势不变，所以B点电势将降低．故B正确；
CD．用更强的光线照射R，R的阻值变小，总电阻减小，电流增大，内电压增大，外电压减小，即U减小，根据q=UC可知，q减小，
U的变化量的绝对值等于内电压的增加量，不变，故CD错误．
10．C
【详解】
设电源的电动势和内阻分别为E和r，电压表V2的内阻为R2，根据闭合电路欧姆定律，对图甲和图乙分别有
解得
E＝10.8
V
故选C。
11．D
【详解】
ABCD．电动机转动较慢，说明整个闭合回路是通路，有电流通过，前后测得的两次电压，说明电源内阻较大，电动机两端电压较小，不能正常工作，故D正确。
12．B
【解析】
试题分析：当闭合s1时，根据闭合电路欧姆定律有，图像的斜率表示E的大小，与纵坐标的交点为电源内阻，所以电源电动势为2V，内阻为0.5Ω，A错；B对；断开S2，闭合S1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1＝1.0
A，此时电阻R为1.5Ω，保持电阻箱的位置不变，断开S1，闭合S2，此时电流表的示数为I2＝0.8
A，可知电路总电阻为2.5Ω，所以Rx为0.5Ω，C错；根据外电阻与电源内阻越接近电源输出功率越大，所以S1断开、S2接通时，随着R的减小，电源输出功率越大，D错；
考点：考查闭合电路欧姆定律的应用
点评：本题中开关闭合与开启增大了解题的难度，要明确两个过程中电路中用电器的个数和串并联关系，能够应用数学公式结合图像求得未知量
13．3.0
1.0
【详解】
根据闭合电路欧姆定律可知，图像与纵轴的交点表示电动势，图像的斜率表示内阻。由如图图像可知，电源电动势为，
电源内阻为
14．0.5
0.5
【详解】
[1]步骤(1)中断开S2闭合S1时，根据闭合电路欧姆定律应有：
整理得：
根据斜率和截距的概念可知：
r=0.5Ω
步骤(2)中断开S2闭合S1时，由上式可得：
①
断开S1，闭合S2时，根据闭合电路欧姆定律应有：
②
联立①②两式解得：
15．（1）A、
C
（2）C
（3）ka
k-R2
【详解】
（1）电压表并联在电路中，故电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，因此应选内阻较大的A电压表；
当滑动变阻器接入电阻最小时，通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为；因此，电流表选择C；
（2）分析电路可知，滑片右移电压表示数变大，则说明滑动变阻器接入电路部分阻值增大，而A项中两导线均接在金属柱的两端上，接入电阻为零；而B项中两导线接在电阻丝两端，接入电阻最大并保持不变；C项中一导线接在金属杆左端，而另一导线接在电阻丝左端，则可以保证滑片右移时阻值增大；而D项中导线分别接右边上下接线柱，滑片右移时，接入电阻减小；故D错误；故选C；
（3）由闭合电路欧姆定律可知：U=E-I（r+R2），对比伏安特性曲线可知，图象的斜率为k=r+R2；
则内阻r=k-R2；
令U=0，则有：；
由题意可知，图象与横轴截距为a，则有：；解得：E=ka
.
16．(1)y＝－2x＋1.5
1.5
2
(2)0.27W
【解析】
(1)设直线方程为y＝ax＋b，把坐标(0,1.5)和(0.75,0)代入方程解得：a＝－2，b＝1.5，得出直线方程为：y＝－2x＋1.5；由闭合电路的欧姆定律得：E＝IR＋Ir＝U＋Ir，对比图象可得：E＝1.5V，r＝2Ω.
(2)作出U＝E－Ir图线，可得小灯泡工作电流为0.30A，工作电压为0.90V，因此小灯泡的实际功率为：P＝UI＝0.30×0.90W＝0.27W.
17．E=12V；r=1.2Ω
【详解】
由闭合电路的欧姆定律可得，开关处于1时：
E=I1（R1+r+RA）
开关处于2时
E=I2（R2+r+RA）
代入数据解得：
E=12V
r=1.2Ω