第十二章第3节实验：电池电动势和内阻的测量培优练习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培优练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．某同学在设计测电源电动势和内阻的电路时，电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。能精确地测量出电源的电动势和内阻的电路为（　　）
A．
B．
C．
D．
2．某同学在做“测定干电池的电动势和内电阻”的实验时，记录的数据如下表所示：发现实验结果与预期的不一致。分析记录的数据可估计实验电路错误所在。已知下图中的均为保护电阻，则该同学的实验电路可能错接成图中的（　　）。
0.60
0.70
0.80
0.90
1.0
1.1
0.18
0.21
0.24
0.27
0.30
0.33
A．
B．
C．
D．
3．如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A灯变暗、B灯变亮,则故障可能是
①短路②断路
③断路④短路
A．①②
B．②③
C．①④
D．②④
4．如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向上滑动时：（
）
A．MN间电压减小
B．MN间电压不变
C．通过R1的电流减少
D．通过R2的电流减小
5．“测定电池的电动势和内阻”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．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
C．应选用内阻较小的电压表和电流表
D．根据实验记录的数据作U－I图像时，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
6．如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下哪些方法（
）
A．增大R1
B．增大R2
C．增大R3
D．减小R3
7．如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路，电路中、为已知阻值的电阻，下列说法中正确的是
A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻
D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻
8．小芳同学利用手边的实验器材设计了如图所示的电路，电阻R的阻值以及电源的电动势和内阻均未知，电压表另一端的接线位置待定。通过改变滑动变阻器接入电路的阻值获得多组数据，并描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。不计电表对电路的影响。下列说法正确的是（
）
A．若接a，利用该图像可得到电阻R的阻值
B．若接b，利用该图像可得到电阻R的阻值
C．若接a，利用该图像可得到电源的电动势和内阻
D．若接b，利用该图像可得到电源的电动势和内阻
9．如图是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是(
)
A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值
B．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值
C．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值
D．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值
10．在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中，某同学通过测量两个电池的电流和电压，得到了如图所示的图线，从图象中可以看出（
）
A．电池的电动势较大，内电阻较大
B．电池的电动势较小，内电阻较小
C．电池的电动势较小，内电阻较大
D．电池的电动势较大，内电阻较小
11．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表的量程为3V，内阻约3kΩ；G为小量程电流表，内阻约为200Ω；电源电动势约3V，内阻较小，下列电路中正确的是（　　）
A．测定一段电阻丝（约5）的电阻
B．测定电源的电动势和内电阻（约3）
C．测绘小灯泡（额定电压为2.5V）的伏安特性曲线
D．测定电流表G的内阻
12．在测量电源电动势和内阻的实验中，电源的电动势约为6
V，内阻约为0.5
Ω，电流表的内阻约为0.5
Ω，电压表的内阻约为6
kΩ.为了减小实验误差，应当采用的电路是选项中的
(　
　)
A．
B．
C．
D．
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．虚线方框内是由电阻、电源组成的线性网络电路，为了研究它的输出特性，将电流表、电压表、滑动变阻器按图示的方式连接在它的输出端A、B之间．实验时根据记录的多组电流表示数I、电压表示数U，画出了如图所示的U—I图线．若将方框内的电路等效成电动势为E、内电阻为r的电源，则
(1)可从图线上求出电源的电动势__V，内电阻r
＝__．
(2)在滑动变阻器滑片移动过程中，滑动变阻器的最大功率是__W（已知滑动变阻器的全值电阻较大，且不考虑电表内阻的影响）
三、实验题
14．如图所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约为3
V，内阻约为1Ω。现提供的器材如下：
A．电池组；
B．电压表V（量程0～3
V，内阻约为1000Ω）；
C．电阻箱C（0～99.9Ω）；
D．定值电阻；
E．定值电阻；
F．开关和导线若干。
（1）如果要准确测量电源的电动势和内阻，定值电阻应选择______（选填“D”或“E”）。
（2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图象如图所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为、a，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为______，内阻为______（用字母表示）。
（3）该实验测得的电动势与真实值相比______。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
15．某探究小组想要利用以下所给器材测量“多用电表中蓄电池的电动势和内阻”。
A．待测蓄电池（电动势标称值9V，内阻未知）
B．电阻箱（0~999.9）
C．电流传感器（允许通过最大电流500mA）
D．定值电阻R0=5
E．开关和若干导线
（1）如图1所示是该探究小组连接的实验电路图。在开关闭合之前，应将电阻箱的阻值调到___________（“较大值”、“最小值”或“任意值”）；
（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流传感器示数I，以及计算的数据见下表。其中第五组数据中电阻的数值如图2中电阻箱所示，请读出该组数据___________。
R/
60.0
52.0
43.0
31.0
21.0
16.0
I/A
0.14
0.16
0.19
0.25
0.27
0.35
0.43
7.14
6.25
5.26
4.00
3.85
2.86
2.33
根据表中数据，在图3方格纸上作出关系图像_________。
若忽略电流传感器的内阻，由图像可计算出该干电池的电动势为___________V；内阻为___________；（计算结果均保留三位有效数字）
（3）若考虑电流传感器的内阻，（2）中测量的电源电动势___________，内阻___________。（选填“偏大”“偏小”或“没有影响”）
四、解答题
16．如图所示的电路中，定值电阻R0＝3
Ω，R为电阻箱，S2为单刀双掷开关．闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其阻值为R1，记录电压传感器测得的数据为U1，然后保持电阻箱阻值不变，将S2切换到b，记录电压传感器示数为U2.
（1）试写出电阻Rx的表达式．
（2）若求得电阻Rx＝2.5
Ω，将S2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，绘出如图所示的－图线．求电源电动势E和内阻r.
17．在如图所示的电路中，电源的电动势V，内阻Ω，电流表满偏电流mA，电流表的电阻Ω，A、B为接线柱．
（1）用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
（2）调至满偏后保持的值不变，在A、B间接入一个Ω的定值电阻，电流表的读数是多少？
（3）
调至满偏后保持的值不变，电流表读数mA时，在A、B间接入的定值电阻=？
（4）调至满偏后保持的值不变，在A、B间接入一个未知的定值电阻，电流表的读数为，请写出随变化的数学表达式．
参考答案
1．A
【详解】
因为电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。则A图可以精确地测量出电源的电动势和内阻；B图中测得的电源内阻包含了电流表的内阻，即内阻测量值偏大；C图无电流表，只有滑动变阻器和电压表，无法测量电动势和内阻；D图中导线把电源短路了，也无法进行测量。
故选A。
2．B
【详解】
根据图表可知电压表示数与电流表示数同时增大，对B图，定值电阻有
可能同时测量定值电阻两端的电压和电流，对A图，
CD图
故电压随电流增大而减小。
故选B。
3．B
【详解】
①若短路,外电路总电阻减小,电流变大,A灯变亮,与题不符,故①错误；
②若断路,B灯泡分得的电压变大,变亮；外电阻总电阻变大,电流减小,A灯变暗,故②正确；
③断路,B灯泡分得的电压变大,变亮；外电阻总电阻变大,电流减小,A灯变暗,故③正确；
④短路,外电路总电阻减小,电流变大,A灯变亮,与题不符,故④错误；
A.
①②与分析不符，故A错误。
B.
②③与分析相符，故B正确。
C.
①④与分析不符，故C错误。
D.
②④与分析不符，故D错误。
4．C
【解析】
【详解】
当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流减小，通过R1的电流减少，电源的内电压以及R1的电压减小，并联支路MN之间的电压增大，R2上的电流变大。故C正确，ABD错误。故选C。
5．C
【详解】
A．由电压U=E-Ir可知，应选用旧的干电池作为被测电源，因为旧电池的内阻较大，以使电压表读数变化明显，故A正确，不符合题意；
B．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，故B正确，不符合题意；
C．实验所用电池内阻很小，相对于电源来说应采用电流表外接法，电流表外接法的误差来源是电压表的分流，电压表内阻越大，实验误差越小，应选择内阻大的电压表进行实验，故C错误，符合题意；
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，故D正确，不符合题意。
故选C。
6．B
【解析】
由电路图看出，电容器板间电压等于变阻器R2两端的电压，由欧姆定律得知，电容器的电压为
U=E，当增大R2
或减小R1时，U增大，电容器的带电量增大，由上式看出U与R3
无关．故B正确．故选B.
点睛：本题是含容电路，关键分析电容器的电压，电容器的电压等于所并联的电路两端的电压．图中的R3对电容量两端的电压无影响.
7．D
【解析】
【详解】
图甲中可用
E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)
求得电源的电动势和内电阻；图乙中可用
E＝U1＋r，E＝U2＋r
求得电源的电动势和内电阻；而图丙中可用
E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r
求得电源的电动势和内电阻；三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D项正确，ABC三项错误．
8．D
【详解】
A．若接a，电压表并联在变阻器的两端，则可得到变阻器的阻值，不可能得到电阻R的阻值，A错误；
C．利用图像可得到电动势与电阻R和电源内阻的和，C错误；
B．若接b，电压表并联在变阻器和电阻R两端，故得到是变阻器和电阻R的阻值，或者利用图像可得到源和内阻，B错误；
D．利用该图像还可得到电源的电动势，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
由图示可得，电压表测路端电压，由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值（通过电源的电流）；实验误差是由于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；
由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的图象如图所示，由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，故C正确，ABD错误．
故选C。
10．A
【详解】
U—I图像中，图线与纵坐标的交点为电源电动势，斜率的绝对值表示电源内阻大小，由此可知电池a的电动势较大，a的斜率较大，a电池的内阻较大，A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】
A．伏安法测小电阻时，电流表应外接，测量值才接近真实值，A错误；
B．测定电源电动势和内阻时，电压表测量的是电源两端的电压，因为电源内阻比较小，所以电流表测量误差较小，B正确；
C．测绘小灯泡的伏安特性曲线时，需从电压为零开始，所以要用分压接法，C错误；
D．G为小量程电流表，允许流过的电流有限，不能从量程为0.6A的电流表上读取，D错误。
故选B。
12．A
【详解】
电流表的内阻与电源的内阻差不多，采用电流表外接法；B图测的实际上是电源内阻和电流表内阻之和，误差较大，故选A、D图错误，C图无法测出。综上分析，A正确。
故选A。
13．1.45
1.00
0.53
【详解】
解：(1)由图所示电路可知，电源图象与纵轴交点坐标值是1.45，则电源电动势，电源内阻：
(2)当内外电阻相等，即时，电源的输出功率最大，滑动变阻器功率最大，则有：
14．D
偏小
【详解】
（1）[1]的定值电阻过大，使得电压表指针的偏角太小，在改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故定值电阻选择D。
（2）[2][3]由闭合电路欧姆定律得
整理得
则有
，
解得
，
（3）[4]考虑到电压表的分流作用，则有
变形得
可知
电动势的真实值
故求得电动势E的值偏小。
15．较大值
28.0
9.11（8.71～10.13均正确）
1.00（0.50～1.50均正确）
没有影响
偏大
【详解】
（1）[1]由图1可知测量电路是串联电路，电流传感器最大电流是0.5A，电路电阻最小为
因此在开关闭合之前，应将电阻箱的阻值调到较大值。
（2）[2]由图2可知，电阻箱示数为28.0Ω。
[3]将表格中数据描点作图如图所示
[4]由闭合电路欧姆定律可知
E=I（R+r+R0）
化简可得
由此可见图线的斜率为电源电动势，即
E=V≈9.11V
[5]纵截距是电源内阻和定值电阻之和，即
-6=-（r+R0）
解得
r=1.00Ω
（3）[6][7]若考虑电流传感器的内阻，则有
E=I（R+r+R0+r内）
化简可得
R=-（r+R0+r内）
由此可知（2）中电动势测量没有影响，内阻测量偏大。
16．（1）
（2）1.43V；0.5
Ω
【详解】
（1）闭合S1，将S2切换到a时，有：
S2切换到b时，有：
所以
解得：
Rx=
R1；
（2）利用图线的截距求E
E＝U＋I（Rx＋R0＋r）
由此式看出，?图线的截距为
斜率
?.
由此两式得，
E=1.43V（或V
）
r＝0.5
Ω
17．（1）142（2）5
（3）450
（4）
【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律可知，欧姆表内阻：
150Ω
调零电阻阻值：
142Ω
（2）根据闭合电路欧姆定律?得：
=5mA
（3）根据闭合电路欧姆定律?得：
=2.5mA
解得：
Ω
（4）根据闭合电路欧姆定律：
解得：