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

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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巩固练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．测定电源电动势E和内阻r实验电路如图所示，按图连接好电路，当滑动变阻器的滑片由右端滑到中点的过程中，电流表示数有明显变化，但电压表示数基本不变，只有滑片滑到左端附近时，电压表才有比较明显变化。则以下关于滑动变阻器总阻值R与电源内阻r的关系正确的是
A．R比r稍小
B．R比r稍大
C．R比r小很多
D．R比r大很多
2．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，待测电源的电动势E，内电阻r
(
)
A．0.40V
1Ω
B．0.40V
3.5Ω
C．1.40V
1Ω
D．1.40V
3.5Ω
3．闭合电路中E＝I(R＋r)，若电池电动势为3
V，输出电流为3
A，由此可知(　　)
A．内、外电阻相差1
Ω
B．内、外电阻之和为1
Ω
C．外电阻为1
Ω
D．内电阻为1
Ω
4．电阻不变的三个电灯、、连接在如图所示的电路中，闭合开关后三灯电功率相同，此后向上移动滑动变阻器的滑片。则可判断（
）
A．三灯的电阻大小是
B．三灯的电阻大小是
C．、两灯变亮，灯变暗
D．、两灯变亮，灯变暗
5．如图所示，现闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左移动，下列说法正确的是（
）
A．灯泡、都变亮
B．灯泡、都变暗
C．灯泡变亮，灯泡变暗
D．灯泡变暗，灯泡变亮
6．如图所示电路中，电源的内阻不可忽略，当开关S断开时，电流表的示数为0.30
A，则当S闭合时，电流表的示数可能是(　　)
A．0.22
A
B．0.42
A
C．0.52
A
D．0.58
A
7．在如图所示的电路中，已知电阻和的阻值，在电键打到位置1和位置2时，在电流表中读出不同的示数，则利用该电路（　　）
A．可以测量电源电动势，但不能测量电源内电阻
B．可以测量电源内电阻，但不能测量电源电动势
C．可以测量电源电动势，也可以测量电源内电阻
D．不能测量电源电动势，也不能测量电源内电阻
8．“等效法”是简化电路的一种常用方法如图所示两个虚线框中的电路都可视为一个新的等效电源：图甲中是一个电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为的定值电阻串联；图乙中是一个电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为的定值电阻并联；下列关于这两个等效电源的电动势和内阻的说法正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．用如图甲所示的电路来测量电池电动势E和内电阻r，根据测得的数据作出如图乙所示的图线，由图可知（　　）
A．电池电动势的测量值为1.40V
B．电池内阻的测量值为3.5Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.4A
D．电压表的示数为1.20V时，电阻R的阻值为0.20Ω
10．如图甲所示，R
为电阻箱(0～99.9Ω)，置于阻值最大位置，为末知电阻。断开，闭合，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I的值，并依据R、I值作出了如图乙所示的图线；断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；保持电阻箱上各旋钮的位置不变，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8
A。据以上数据可知(电流表内阻不计)
A．电源电动势为3.0V
B．电源内阻为2Ω
C．R.的阻值为2Ω
D．断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大
11．如图所示，平行板电容器两极板水平放置，与电源、开关S、定值电阻R1、光敏电阻R2连接成电路。当开关S闭合，无光照射光敏电阻R2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点。当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，则
A．液滴向下运动
B．液滴带正电
C．电源的输出功率一定增大
D．电容器两极板间电压变大
12．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象（电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的U﹣I图象．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述说法正确的是（　　）
A．此时硅光电池的总功率为
0.72W
B．此时硅光电池的内阻为12.5Ω
C．此时硅光电池的输出功率为
0.2W
D．此时硅光电池的输出效率为
40%
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．用如图电路测量干电池的电动势和内电阻。调节电阻箱，得到若干组电阻值R及对应的电流值I。以变量为横轴、变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图像，则该图像的____表示了干电池的电动势，该图像的______表示了干电池的内电阻。
14．有一电动势E约为12V，内阻r在20~50Ω范围内的电源，其允许的最大电流为100mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0~999Ω；R0为保护电阻。
（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验应选用__________。
A．400Ω，1.0W
B．100
Ω，1.0W
C．50Ω，1.0W
D．10
Ω，2.5W
（2）该同学按照图甲所示的电路图，连接实验电路，接好电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，以为横坐标，以纵坐标，代入数据可画出如图乙所示图像，对应的函数方程式为_________________（用所给物理量的字母表示）。
（3）图像中若用b表示图线与纵轴的截距，用k表示斜率。则E=____________，r=____________。
15．在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中，某次实验得到的电源的U-I图线如图(a）所示。
(1)由图(a)实验图线的拟合方程可得，该电源的电动势E=_____V，内阻r=___Ω。
(2)根据实验测得的该电源的U、I数据，若令y=UI，x=U/I，则由计算机拟合得出的y-x图线如图(b)所示，则图线最高点A点的坐标x=_______Ω，y=______W（结果保留2位小数）。
(3)若该电池组电池用旧了，重复该实验，请在图(b)中定性画出旧电池组的y-x图线__________；并经推理分析对所画图线做出合理的解释。
三、解答题
16．如图所示的电路中，所用电源的电压恒定U=6V，电阻R1可调。现将R1调到8Ω后固定。已知R2=6Ω，R3=12Ω，求：
(1)开关S断开时，AB两点间R2的电功率为多大？
(2)开关S接通时，AB两点间R2的电压为多大？
(3)开关S接通时，AB两点间R3的电功率为多大？
(4)开关S接通时，电阻R1可调。现将R1调到某个值后固定后则AB两点间的电功率为最大值。请求出R1为多少及最大电功率为多大？
17．相距d=0.1m水平放置的平行金属板a和b，且中央有孔，为其提供电压的电路如图所示，且已知电源的电动势为E=24V，内阻为r=5Ω，分压电阻为R2=100Ω，现闭合电键S，当电流达到稳定后，将带电荷量为q=1.0×10－7C、质量为m=6.0×10－7kg的液滴从小孔正上方h=0.1m高处无初速滴下，为使液滴刚好不落在b板上，g取10m/s2.求：
(1)R2两端的电压；
(2)滑动变阻器R1接入电路的有效阻值.
18．在如图所示的电路中，、均为定值电阻，且，阻值未知，是一滑动变阻器，当其滑片从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电流的变化图线如图所示，其中A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的．
求：电源的电动势和内阻；
定值电阻的阻值；
滑动变阻器的最大阻值．
参考答案
1．D
【详解】
由题意知当滑动变阻器的滑片由右端滑到中点的过程中，电流表示数有明显变化，但电压表示数基本不变，只有滑片滑到左端附近时，电压表才有比较明显变化，所以R比r大很多，故选
D.
2．C
【详解】
在U-I图像中，图像与纵轴的交点表示电源的电动势，斜率表示内阻．由图可知测得的电池的电动势为1.40V，内阻
故C正确。
3．B
【详解】
由题电源的电动势
E=3V，输出电流
I=3A，根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)得内、外电阻之和为：
由于条件不充分，无法确定内、外电阻之差、外电阻和内电阻
A.
内、外电阻相差1
Ω与分析不符，故A项错误；
B.
内、外电阻之和为1
Ω与分析相符，故B项正确；
C.
外电阻为1
Ω与分析不符，故C项错误；
D.
内电阻为1
Ω与分析不符，故D项错误。
4．C
【解析】
【详解】
A灯两端的电压大于C灯、B灯两端的电压，而三灯的实际功率相等，由可知，；通过C灯的电流大于通过B灯的电流，两灯的实际功率相等，由可得，则知，故AB错误。当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变阻器接入电路中的电阻增大，外电阻增大，总电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，通过A灯的电流增大，则A灯变亮；因为总电流减小，而通过A灯的电流增大，则通过C灯的电流减小，C灯变暗；C灯两端的电压减小，而路端电压增大，则B灯两端的电压增大，B灯变亮，故C正确，D错误。
5．B
【解析】
【详解】
由电路图可知，当滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值变小，电路的总阻值变小，干路电流变大，电源内阻分压变大。由于电源电动势不变，所以路端电压变小，两个灯泡都因电压减小而变暗，故B项正确。
6．B
【详解】
当S闭合时，4Ω被短路，外电路总电阻减小，电流增大，则电流表示数大于0.30V。外电阻减小，则路端电压随之减小，设电流表的示数为I，则有I×6Ω＜0.3A×（4Ω+6Ω），则得I＜0.5A；故得电流表示数范围为：0.3＜I＜0.5A，故B正确。故选B。
7．C
【详解】
开关接1时，由闭合电路欧姆定律可得
开关接2时，同理可得
由于已知电阻和的阻值，在电流表中读出不同的示数、，则可根据以上两方程得出电源电动势的值和电源内阻的值。
故选C。
8．A
【详解】
AB．根据电路特征知题图甲中M、N两点间的电压为
题图乙中M、N两点间的电压为
所以两个等效电动势的关系为
故A正确，B错误；
CD．根据电路特征知题图甲中M、N两点间的电阻为
题图乙中M、N两点间的电阻为
所以两个等效内阻的关系为
故C、D错误。
故选A。
9．A
【详解】
A．由图示图像可知电源U-I图像与纵轴交点坐标值为1.40，则电源的电动势1.40V，故A正确；
B．电源内阻
故B错误；
C．由图示图像可知，路端电压为1.00V时，电路电流为0.4A，故C错误；
D．根据欧姆定律
故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
AB.根据，解得，图线的斜率与电源的电动势相等，故，纵轴截距表示内阻，所以内阻，故AB错误。
C.
断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；有，代入数据解得：，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8
A,则有：，解得，故C错误。
D.由于与电源内阻相等，又知当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，当外电阻大于内阻时，随着外电阻的减小，电源输出功率增大，断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大，故D正确。
11．D
【详解】
AD.当用强光照射光敏电阻时，光敏电阻的阻值变小，电流增大，电容器两极板间电压变大，电容器所带电荷量增大，液滴所受电场力增大，液滴向上运动，故A错误，D正确。
B.由图可知，电容器上极板带正电，下极板带负电，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点，说明液滴带负电，故B错误；
C.因为不知道电源内外电阻关系，无法判断电源的输出功率是增大，还是减小，故C错误。
12．A
【详解】
A.
由闭合电路欧姆定律得U=E?Ir，当I=0时，E=U，由a与纵轴的交点读出电动势为E=3.6v.根据两图线交点处的状态可知，将它们组成闭合回路时路端电压为U=2V，电流为I=0.2A，此时硅光电池的总功率为：P总=EI=3.6×0.2W=0.72W，故A正确；
B.
将它们组成闭合回路时路端电压为U=2V，电流为I=0.2A，则电池的内阻为r=（E?U）/I=（3.6?2）/0.2=8Ω，故B错误；
C.
电池的输出功率为：P出=UI=2×0.2W=0.4W；故C错误；
D.
此时硅光电池的输出效率为：η=×100%=×100%≈55.6%，故D错误。
故选：A
13．斜率
截距
【详解】
[1][2]闭合电路欧姆定律，有
公式变形，得到
以变量为横轴、以变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图象，该图象的斜率表示了干电池的电动势
则该图像纵坐标的截距表示了干电池的内电阻。
14．B
【详解】
(1)[1]当滑动变阻器短路时，电路中通过的最大电流为100mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最大阻值为
应选用B规格。
(2)[2]
由闭合欧姆定律得
变形得
(3)[3]可得图像中斜率
截距
即
15．E=2.83V
r=1.03Ω。
x=1.03
y=1.94
答案见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]根据闭合电路欧姆定律和图像可知：电动势为：
[2]内阻为：
(2)[3][4]由题意可知，
出
功率：
因此当时，电源的输出功率最大
(3)[5]①当电池用旧了，减小，增大，当时，最大；图线峰值降低且右移；故可得出图(1)和图(2)所示图象；
②当一定，由于减小，增大，变小，图线降低；可得出图(3)所示图象，故可能的图象如图所示；
16．(1)开关S断开时，AB两点间R2的电功率为1.1W；
(2)开关S接通时，AB两点间R2的电压多大2V；
(3)开关S接通时，AB两点间R3的电功率为0.33W；
(4)R1为0时AB两点间电功率最大，电功率为9W。
【详解】
(1)开关S断开时，
此时
(2)
开关S接通时，R2、R3并联的总电阻
则R2两端的电压为
(3)
开关S接通时，R3两端的电压为
则R3的电功率为
(4)
开关S接通时，A、B之间的总电阻为定值，所以，只有当，总电流最大，A、B之间的电功率才最大，此时电功率为
【点睛】
本题是简单的串并联电路问题，先求外电路总电阻，再求解电流是常用思路。
17．(1)12V（2）95Ω
【解析】
【详解】
(1)液滴从开始刚好能到b板附近，对此过程应用动能定理：
（或；）
解得：ab两板电压(即为R1两端分压)=12V
(2)当R两端分压为U时，由闭合电路欧姆定律得：
对于部分电路R2，
解得:=95Ω
18．（1）20V
,
20Ω
（2）5Ω
（3）300Ω
【解析】
【详解】
（1）由图像可知，电源电动势E=20V，内阻
（2）当P滑到R3右端时，电路参数对应图乙中的B点，即U2=4V、I2=0.8A
得
（2）当P滑到R3左端时，电路参数对应图乙中的A点，即U外=16V、I总=0.2A
得
因为R外=+R2，所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300Ω