第十二章第3节实验：电池电动势和内阻的测量同步练习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同步练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．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
2．测定电源的电动势和内阻”的实验中，下列注意事项中错误的是（
）
A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显
B．应选用内阻较小的电压表和电流表
C．移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
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一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
3．如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的U-I图线，以下实验结论正确的是（　　）
A．电池电动势的测量是准确的，内电阻的测量值偏小
B．电池内阻的测量值为3.50
Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.40
A
D．电压表的示数为1.20
V时，电流表的示数I′=0.20
A
4．如图为“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路，电源由两节干电池串联而成（电池允许通过最大电流为0.6
A）。保护电阻R有四种规格，其中最适合的是（　　）
A．5
Ω、2.0
W
B．5
Ω、0.2
W
C．50
Ω、20
W
D．50
Ω、2.0
W
5．某同学用电压表和电流表测量一个干电池的电动势和内阻，将测量到的电源的路端电压和相应电流中的总电流，画成U—I图线（如图中实线所示），设图中虚线是该干电池的真实图线，则下列说法中正确的是（　　）
A．E真>E测、r真>r测
B．E真>E测、r真C．E真r测
D．E真6．用伏安法测电池1和电池2的电动势E1、E2以及内阻r1和r2。由测得的数据在U—I图上分别它们的图线直线1和直线2，如图所示，由图可以判断（
）
A．E1
<
E2，r1
<
r2
B．E1
<
E2，r1
>
r2
C．E1
>
E2，r1
>
r2
D．E1
>
E2，r1
<
r2
7．如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测电源电动势和内电阻，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E和r与真实值和相比较，正确的是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
8．在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材。某同学按如图左所示的电路图进行测量实验，其中为保护电阻，图为电压表示数与电流表示数对应关系图像，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电压表读数一直增大
B．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电流表读数先减小后增加
C．电源的电动势，内电阻
D．电源的电动势，内电阻
9．利用如图所示电路可以测出电压表的内阻。已知电源的内阻可以忽略不计，R为电阻箱。闭合开关，当R取不同阻值时，电压表对应有不同读数U。多次改变电阻箱的阻值，所得到的图象应该是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是（　　）
A．电源的电动势为30V
B．电源的内阻为
C．电流为2.5A时，外电路的电阻为15Ω
D．输出功率为120W时，路端电压是50V
11．某研究性学习小组利用下图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下图所示的图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到（　　）
A．电源电动势约为1.5V
B．内阻约为1.0Ω
C．用该电路测电动势，测量值比真实值小
D．用该电路测内阻，测量值比真实值小
12．某同学用如图甲所示的电路做“测定电源电动势和内电阻”的实验，并根据测得的数据作出了如图乙所示的U—I图象，由于实验中使用的电表不是理想电表，会对实验结果造成一定的影响，关于该同学实验测量值误差的分析正确的是
(
)
A．由于电压表的分流作用，使得内阻的测量值大于真实值
B．由于电压表的分流作用，使得内阻的测量值小于真实值
C．由于电流表的分压作用，使得内阻的测量值大于真实值
D．由于电流表的分压作用，使得内阻的测量值小于真实值
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．某同学，将测量的数据反映在U-I图线（如a图线所示），根据这一图线，可求出电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω；（保留小数点后两位）
将此电源与一小灯泡L连接，组成闭合回路。小灯泡U-I图线如b图线所示。可知此时小灯泡的实际功率P=___________。
14．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r。请你根据实验测量绘出的U—I图线求出该电池的电动势E=_______V，电阻r=______Ω。
15．在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，测得最大路端电压为
Ua=1.2V，最大电流为Ib=0.5A。实验共记录五组数据，作图得到伏-安图线，如图所示．则该电池的内阻为___________Ω；
测量范围内电池最大输出效率为_____%。
16．某同学进行了测定电源电动势和内电阻的实验，将实验数据描绘得到如图（A）所示的图象。根据图（A）可得，该电源的电动势为_____V，内电阻为_____Ω；若该同学在实验时采用如图（B）所示的电路，多次测量后，发现电源电动势的测量值总是小于真实值，引起此误差的原因是_____（计算结果保留两位有效数字）
三、解答题
17．在如图所示的电路中，电阻，，，当电键K断开时，电压表示数为，当K闭合时电压表示数为，求：电源的电动势E和内电阻r。
18．图（a）所示电路中，定值电阻，R为电阻箱，为单刀双掷开关．闭合，将切换到“a”，调节电阻箱，读出其阻值为，记录电压传感器测得的数据为，然后保持电阻箱阻值不变，将切换到“b”，记录电压传感器示数为．
（1）试写出电阻的表达式．
（2）若求得电阻，将切换到“a”，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱阻值R和记录对应的电压传感器数据U，对测得的数据进行处理，绘出如图（b）所示的图线．求电源电动势E和内阻r．
19．某实验小组用电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）按图的电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关后，调节电阻箱得到各组实验数据如下表。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电阻箱的电阻
0.1
0.2
0.4
0.8
1.6
4.0
电压
0.09
0.16
0.27
0.40
0.60
0.67
电流
(1)由电阻箱的电阻和电阻箱两端的电压，计算通过电阻箱的电流，把每组电流的数据填在表中的空格处。
(2)根据表中电压和电流的数据，在图中描点，作出图像。
(3)根据图像，计算水果电池的电动势和内阻。
参考答案
1．B
【详解】
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。
2．B
【详解】
A．旧干电池内阻较大，故应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显，故A正确；
B．应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以避免电流表和电压表自身阻值的影响，减小实验误差，故B错误；
C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载而发生危险，故C正确；
D．作图时，应通过尽可能多的点画一条直线并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，这样作图误差最小，故D正确；
本题选择错误的，故选B．
3．D
【详解】
AB．由图像可知，电动势测量值E测=1.4V，电源内阻测量值为
由图甲电路图可知，相对于电源来说，电流表采用了外接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流，实验误差来源于电压表的分流，电动势的测量值表示为
内阻的测量值表示为
AB错误；
C．外电路发生短路时的电流为
C错误；
D．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数
D正确。
故选D。
4．A
【详解】
一节干电池的电动势约为1.5V，两节干电池的电动势约为3V，电池允许通过的最大电流为0.6A，电路最小总电阻约为
电源电动势约为3V，如果选用50Ω的保护电阻，电路最大电流约为0.06A，电流太小，故不能选择50Ω的保护电阻；如果选择5Ω、0.2W的电阻，电路最大电流为
电流太小，不能测多组实验数据。
故选A。
5．A
【详解】
根据
U=E-Ir
可知U-I图像在U轴上的截距等于电动势E，直线的斜率等于内阻r，由图像可知
E真>E测
r真>r测
故选A。
6．A
【详解】
根据闭合电路的欧姆定律有
E
=
U
+
Ir
整理后有
U
=
-
Ir
+
E
则U—I图线斜率的绝对值代表内阻的大小，纵截距代表电源的电动势，所以有
E2
>
E1，r2
>
r1
故选A。
7．C
【详解】
不考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
考虑电流表的内阻时，由闭合电路欧姆定律得
联立解得
故选C。
8．C
【详解】
A．由电路接法可知左右两部分并联后与串联，则可知在滑片从最左端向右移动过程中，滑动变阻器接入电路电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，故A错误；
B．总电流先减小，右边支路电压增加电阻减小故电流增加，则电流表支路电流先减小，当两支路电阻相等后再向右移动阶段，电流表支路电压减电阻增加故电流表示数还是在减小，故B错误；
CD．则由图像可知当电压为2.5V时，电流为0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为；而当电压为2.4V时，电流分别对应0.33A和0.87A，则说明当电压为2.4V时，干路电流为
则根据闭合电路欧姆定律可得
解得电源的电动势
内电阻
故C正确；D错误。
故选C。
9．A
【详解】
根据闭合电路欧姆定律应有
整理可得
可见图象应是一个一次函数的关系图象。
故选A。
10．C
【分析】
先根据根据闭合电路欧姆定律推导出电源输出电压与电流的关系图象的表达式，然后对照图象求解电动势和内电阻；可以从图象读出不同电流对应的电压和输出功率，根据欧姆定律求解电阻。
【详解】
A．根据闭合电路的欧姆定律，电压的输出电压
对照U-I图象，当I=0时，，故A错误；
B．U-I图象斜率的绝对值表示内电阻，故
故B错误；
C．电流为2.5A时，对照U-I图象，电压为37.5V，故外电路电阻
故C正确；
D．输出功率为120W时，对照P-I图象，电流为6A，再对照U-I图象，输出电压为20V，故D错误；
故选C。
11．B
【详解】
AB．根据闭合电路的欧姆定律，可得
则可知图线的斜率等于E，纵轴截距绝对值等于r，由图得到，电源的电动势约为3V，内阻约为1Ω，故A错误，B正确；
CD．将电流表的内阻等效为电源的内阻，故电流表内阻对电动势的测量无影响，故E测量值等于真实值，而由于电流表内阻的影响，r测量值大于真实值，故CD错误。
故选B。
12．B
【详解】
由图示可得,电压表测路端电压,因为电压表的分流作用,使电流表的测量值小于真实值(通过电源的电流);实验误差是因为电压表的分流造成的;
当外电路短路时,电压表不分流,故短路电流相同;而测量的电流值要小于真实值;故作出测量值和真实值的图象如图所示;
由闭合回路的欧姆定律可知U—I图象的斜率表示内阻，因此测量值偏小，B正确
13．1.48
0.77
0.375
【详解】
[1][2]由图可知，电池的电动势
E=1.48V
内电阻
[3]两图像的交点坐标为I=0.3A，U=1.25V则
P=IU=0.375W
14．1.5
0.5
【详解】
电源的U-I图像在U轴的截距等于电源的电动势，该电池的电动势E=1.5V，直线的斜率大小等于电源的内阻，则内阻
15．1.2
80
【详解】
[1]．由图示电源U-I图象可知，电源电动势：E=1.5V，
电源内阻：
[2]．电源最大效率：
16．3.0
1.0
电压表内阻分流，导致电流表的示数小于真实的干路电流值
【详解】
[1]由闭合电路欧姆定律可知
故图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故E=3.0V；
[2]图象的斜率表示电源的内阻，故
r=3.0Ω-2.40.6Ω＝1.0Ω
[3]实验中要获得的量为电源两端的输出电压和通过电源的电流；由于电表均不理想电表，即电流表内阻不是0；而电压表内阻也不是无穷大；由图可知电压表并联在电源两端，故电压表是准确的，但由于电流表接在了一个支路上，因电压表分流而导致电流表示数偏小。
17．9V，6Ω
【详解】
当电键K断开时，和串联，路端电压
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=3+r
当电键K闭合时，短路，和并联路端电压为
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=1.8+1.2r
联立解得
E=9V
r=6Ω
18．(1)
(2)
2V
0.5Ω
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律
，
联立方程求得
（2）利用图线的截距求
，
令，即得
将，，代入上式得
（通过图线斜率求解r同样可以）
19．(1)
0.90，0.80，0.68，0.50，0.38，0.17
；(2)如图所示(3)
。
【详解】
由公式
得
计算出表格内数据分别为
0.90，0.80，0.68，0.50，0.38，0.17；填入表格
数据序号
1
2
3
4
5
6
电阻箱的电阻
0.1
0.2
0.4
0.8
1.6
4.0
电压
0.09
0.16
0.27
0.40
0.60
0.67
电流
0.90
0.80
0.68
0.50
0.38
0.17
(2)
图像如图所示
(3)由公式
得
所以直线斜率k=r，由图可知电源电动势E=0.85V，电源内阻
所以r=8.5×102Ω，E=0.85V。