第三节 测量电源的电动势和内阻（分层作业）物理粤教版2019必修第三册

4.3测量电源的电动势和内阻 一、单选题 1．如图所示，某同学用图示电路测量电源的电动势和内电阻。为减小实验的系统误差，可采用的方法是（　　） A．用内阻小的电压表 B．用内阻大的电压表 C．用内阻小的电流表 D．用内阻大的电流表 2．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。应该选择的实验电路是题图中的（　　） A． B． C． D． 3．某同学利用手边的实验器材设计了如图所示的测量电路，电阻R以及电源的电动势和内阻均未知，电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱，都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，获得多组数据，描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。下列说法正确的是（　　） A．若接a，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大 B．若接a，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏小 C．若接b，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏大 D．若接b，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏小 4．如图甲、乙是利用电压表（可看作理想电表）和电阻箱测定电池的电动势和内电阻的原理图及实验数据图像，可得电动势和内电阻分别是（　　） A． B． C． D． 5．某实验小组在测量电源电动势和内阻的实验中，采用如图甲所示的电路进行实验，待测电源的电动势约2V，内阻约。（　　） A．在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于端 B．这个实验的系统误差是由于电流表分压造成的 C．电源的内阻为 D．为了让实验误差更小，同量程的电压表，应该选择内阻更大的那一个 6．实验室有两个变阻箱R1、R2，只能看到每个倍数刻度的0刻度线，其余倍数刻度磨损不清，其它功能正常。小明为了测量每个倍数刻度所对应的阻值，利用如图所示的测量电路，设计了两套方案。方案1：调节R1至待测刻度，保持不变，多次改变R2，进行测量，电压表、电流表的读数分别为U、I，作出U-I关系图，测得R1待测刻度对应的阻值；方案2：调节R2至待测刻度，保持不变，多次改变R1，进行测量，同理，测得R2的阻值。下列表述正确的是（　　） A．方案1，R1测量值偏大 B．方案1，R1测量值准确 C．方案2，R2测量值准确 D．方案2，R2测量值偏小 二、多选题 7．利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，正确的是（　　） A．应选用较新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量 B．应选用内阻比较大旧电池，使得电压表示数变化大 C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方，这样可以保护电压表 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并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀地分布在直线两侧 8．用如图甲所示的电路来测量电池的电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U－I图线，由图可知(　　) A．电池电动势的测量值为1.40 V 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 9．某学生用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω，连接电路的实物图如图示，关于实物连线中存在的问题，下列法正确的是（　　） A．滑动变阻器不起变阻作用 B．电流表的极性接错 C．电压表量程选用不当 D．电压表接线有错 10．用电流表和电压表测定干电池的电动势和内阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择甲图所示电路，若根据某次实验记录数据画出的U—I图像如图丙所示，下列关于这个图像的说法正确的是（　　） A．纵轴截距表示待测干电池的电动势，即E＝3.0V B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6A C．根据，计算出待测干电池的内阻为5Ω D．根据计算出待测干电池的内阻为1.0Ω 一、实验题 1．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是图中的 （选填“甲”或“乙”）。 (2)现有开关和导线若干，以及以下器材： A．电流表（0~0.6A） B．电流表（0~3A） C．电压表（0~10V） D．电压表（0~3V） E.滑动变阻器（） F.滑动变阻器（） 实验中电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（均选填相应器材前的字母） 2．某学习小组需要测量一节干电池的电动势和内阻，从实验室提供的器材中选取合适的器材，组成了如图甲所示电路。其中定值电阻的阻值为R1=2.0Ω。 （1）将图甲中滑动变阻器的滑片移到最 （填“左”或“右”）端，闭合开关，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I，作U-I图像如图乙所示，出现该现象的主要原因是 （填字母）。 A．滑动变阻器调节范围小 B．电压表量程偏大 C．干电池内阻较小 （2）将图甲中的某一条导线改接一下即可解决图乙出现的问题，请在改接的导线上打“”，并用笔画线代替导线画上改接后的导线 。 （3）用改接后的电路继续实验，测得多组U、I值并在U-I图像上描点作图，如图所示，则所测电动势E= V，内阻r= Ω。（均保留两位小数） 3．在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，实验室有如下器材： A．待测电池组（由两节干电池组成，每节干电池的电动势约为1.5V、内阻为几欧姆） B．直流电压表、（量程均为，可视为理想电压表） C．定值电阻（阻值未知） D．滑动变阻器R（最大阻值为） E.开关、导线若干 某同学设计了如图甲所示的电路，他利用该电路先测出定值电阻的阻值，再测量待测电池组的电动势和内阻。步骤如下： (1)先把滑动变阻器调到最大阻值，再闭合开关S，读出电压表和的示数分别为、，则可求出定值电阻的阻值， 。（用、和表示） (2)移动滑动变阻器的滑片，读出电压表和的多组示数、，描绘出图像如图乙所示。图中直线的斜率为，直线与横轴的截距为，则待测电池组的电动势 ，内阻 。（用、、表示） 4．小钢想测量一下“柠檬水果电池”的电动势和内电阻，他在网上查阅相关资料，“柠檬水果电池”的电动势约为2V，为防止电流过大而损坏器材，电路中加了一个保护电阻。现有下列器材： 待测“水果电池” 电流表A：满偏电流0.6A，电阻不计 电压表V：量程0~2V，电阻约10kΩ 滑动变阻器：0~10Ω 滑动变阻器：0~20kΩ 定值电阻（额定功率5W） 定值电阻（额定功率10W） 开关、导线等 (1)图甲是小钢设计本实验的电路图，你认为滑动变阻器应该选用 （选填“”或“”），保护电阻应该选用 （选填“”或“”）； (2)测出多组电压表的示数U与电流表的示数I，做出如图乙所示的图像，图像上A、B两点坐标分别为、，待测电池的电动势E= V，内电阻r= Ω。 5．用电流表和电压表测量电源的电动势和内阻，实验原理图及所需器材如图甲、乙所示。 (1)在图乙中用笔画线代替导线将器材按原理图连接成实验电路。 (2)一位同学记录的6组数据见下表： I / A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U / V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 试根据这些数据在图丙中作出U − I图像 ，根据图像读出电源的电动势E = V，求出电源内阻r = Ω。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.3测量电源的电动势和内阻 一、单选题 1．如图所示，某同学用图示电路测量电源的电动势和内电阻。为减小实验的系统误差，可采用的方法是（　　） A．用内阻小的电压表 B．用内阻大的电压表 C．用内阻小的电流表 D．用内阻大的电流表 【答案】B 【详解】实验的误差来源是电压表的分流作用，流经电源的电流大于电流表的示数，所以当电压表的内阻越大时，根据并联电路的特点可知，电压表分得的电流越小，对测量结果的影响越小，故需要用内阻大些的电压表。 故选B。 2．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。应该选择的实验电路是题图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AB．干电池内阻较小，和电流表的内阻差不多。测量电源电动势和内电阻时，实验原理是 若采用电流表外接法 测出的电动势是准确的，而电源的内阻测量值为 由于电流表内阻跟电源内阻差不多，导致误差较大； 采取安培表内接法，实验的误差主要是由电压表分流所致，由于电压表内阻远远地大于滑动变阻器和电流表内阻，电压表的分流作用可以忽略，B错误A正确； CD．测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律 作电压表测量路端电压U、用电流表测量电流I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量，只有一个电流表和滑动变阻器或一个电压表和滑动变阻器无法进行测量，CD错误。 故选A。 3．某同学利用手边的实验器材设计了如图所示的测量电路，电阻R以及电源的电动势和内阻均未知，电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱，都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，获得多组数据，描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。下列说法正确的是（　　） A．若接a，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大 B．若接a，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏小 C．若接b，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏大 D．若接b，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏小 【答案】B 【详解】AB．若接a，则电压表测路端电压，无法通过U-I关系图像测量电阻R的阻值，但可以测量电源的电动势和内阻，此时电流表内接，由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过电源的电流并不为零，所以此时电源的内电压不为零，从而导致所作U-I图像的纵截距比电源的实际电动势偏小；当电压表示数为零时，电源的路端电压实际值就是零，即所作U-I图像的横截距等于真实值，则图像斜率的绝对值比真实图像的斜率的绝对值偏小，从而造成电源内阻的测量值与真实值相比偏小，故B正确； CD．若接b，则电压表并联在R和电流表两端，无法获取电源的路端电压信息，所以无法通过U-I关系图像测量电源的电动势和内阻，但可以测量电阻R的阻值，由于电流表分压的缘故，使得电压表示数比R两端电压的真实值偏大，而电流表示数就是通过R电流的真实值，所以R的测量值偏大，故CD错误。 故选B。 4．如图甲、乙是利用电压表（可看作理想电表）和电阻箱测定电池的电动势和内电阻的原理图及实验数据图像，可得电动势和内电阻分别是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据 可得 由图乙知，图像斜率 截距 解得 故选D。 5．某实验小组在测量电源电动势和内阻的实验中，采用如图甲所示的电路进行实验，待测电源的电动势约2V，内阻约。（　　） A．在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于端 B．这个实验的系统误差是由于电流表分压造成的 C．电源的内阻为 D．为了让实验误差更小，同量程的电压表，应该选择内阻更大的那一个 【答案】D 【详解】A．在闭合开关S前，为防止烧坏电表，滑动变阻器滑片应置于a端，A错误； C．根据闭合电路的欧姆定律 整理得 可知图像的斜率大小表示电源的内阻大小，有 C错误； BD．根据电路图分析，电流表测的是滑动变阻器的电流不是干路电流，未计入电压表支路的电流，所以误差主要是电压表的分流作用。电压表与滑动变阻器并联，根据并联电路分流特点，电阻越大，分流越小，故为了让实验误差更小，同量程的电压表，应该选择内阻更大的那一个，B错误，D正确。 故选D。 6．实验室有两个变阻箱R1、R2，只能看到每个倍数刻度的0刻度线，其余倍数刻度磨损不清，其它功能正常。小明为了测量每个倍数刻度所对应的阻值，利用如图所示的测量电路，设计了两套方案。方案1：调节R1至待测刻度，保持不变，多次改变R2，进行测量，电压表、电流表的读数分别为U、I，作出U-I关系图，测得R1待测刻度对应的阻值；方案2：调节R2至待测刻度，保持不变，多次改变R1，进行测量，同理，测得R2的阻值。下列表述正确的是（　　） A．方案1，R1测量值偏大 B．方案1，R1测量值准确 C．方案2，R2测量值准确 D．方案2，R2测量值偏小 【答案】A 【详解】AB．方案1，改变R2，R1保持不变 电流表电阻未知，将U-I关系图的斜率当成R1待测刻度对应的阻值，测量结果偏大，故A正确，B错误； CD．方案2，R2保持不变，多次改变R1 整理得 电源电阻未知，将U-I关系图的斜率当成R2待测刻度对应的阻值，测量结果偏大，故CD错误。 故选A。 二、多选题 7．利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，正确的是（　　） A．应选用较新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量 B．应选用内阻比较大旧电池，使得电压表示数变化大 C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方，这样可以保护电压表 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并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀地分布在直线两侧 【答案】BD 【详解】AB．干电池用久了内阻会变大，为了使电池的路端电压变化明显，实验时应使用内阻较大的旧的干电池作为被测电源，使得电压表示数变化大故A错误B正确； C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻最大的地方，这样可以保护电流表，故C错误； 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并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀地分布在直线两侧，故D正确。 故选BD。 8．用如图甲所示的电路来测量电池的电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U－I图线，由图可知(　　) A．电池电动势的测量值为1.40 V 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 【答案】AD 【详解】A．由题图乙可知，U－I图线纵坐标截距为电源的电动势，E＝1.40V，A正确； B．U－I图线的斜率大小表示电源内阻 r＝＝Ω＝1.00Ω B错误； C．当路端电压为1.00V时，电路电流为0.4A，C错误； D．当电压表示数为U＝1.20 V时 I＝＝A＝0.20A D正确。 故选AD。 9．某学生用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω，连接电路的实物图如图示，关于实物连线中存在的问题，下列法正确的是（　　） A．滑动变阻器不起变阻作用 B．电流表的极性接错 C．电压表量程选用不当 D．电压表接线有错 【答案】AD 【详解】A．由电路图可知，滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器被接成了定值电阻，不起变阻作用，故A正确； B．由图可知，电流表串联接入电路，电流从正接线柱进，负接线柱出，接线正确，故B错误； C．干电池的电压大约1.5V左右，电压表的量程3V选用恰当，故C错误； D．电压表直接接在电源连接上，开关不能控制电压表与电源断开，电压表接线错误，故D正确。 故选AD。 10．用电流表和电压表测定干电池的电动势和内阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择甲图所示电路，若根据某次实验记录数据画出的U—I图像如图丙所示，下列关于这个图像的说法正确的是（　　） A．纵轴截距表示待测干电池的电动势，即E＝3.0V B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6A C．根据，计算出待测干电池的内阻为5Ω D．根据计算出待测干电池的内阻为1.0Ω 【答案】AD 【详解】A．所测干电池的内阻较小，电路图应设计为电流表相对于干电池的外接法，故应选甲图所示的电路图。U－I图像的纵截距为I＝0时的路端电压，其大小等于电动势，故E＝3.0V，选项A正确； B．横轴截距表示路端电压为2.4V时的电流，并非短路电流，选项B错； CD．U－I图像的斜率的绝对值表示干电池的内阻，故 r＝＝Ω＝1.0Ω 选项C错误，选项D正确。 故选AD。 一、实验题 1．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是图中的 （选填“甲”或“乙”）。 (2)现有开关和导线若干，以及以下器材： A．电流表（0~0.6A） B．电流表（0~3A） C．电压表（0~10V） D．电压表（0~3V） E.滑动变阻器（） F.滑动变阻器（） 实验中电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（均选填相应器材前的字母） 【答案】(1)甲 (2) A D E 【详解】（1）如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大；用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小，测量引起的误差小，故选择甲电路图。 （2）[1]为了使读数误差较小，电流表量程选择0.6A，故选A； [2]电源电动势为1.5V，因此电压表量程选择3V，故选D； [3]为使电流表有较大角度的偏转，需选用全阻值小的滑动变阻器，故选E。 2．某学习小组需要测量一节干电池的电动势和内阻，从实验室提供的器材中选取合适的器材，组成了如图甲所示电路。其中定值电阻的阻值为R1=2.0Ω。 （1）将图甲中滑动变阻器的滑片移到最 （填“左”或“右”）端，闭合开关，调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I，作U-I图像如图乙所示，出现该现象的主要原因是 （填字母）。 A．滑动变阻器调节范围小 B．电压表量程偏大 C．干电池内阻较小 （2）将图甲中的某一条导线改接一下即可解决图乙出现的问题，请在改接的导线上打“”，并用笔画线代替导线画上改接后的导线 。 （3）用改接后的电路继续实验，测得多组U、I值并在U-I图像上描点作图，如图所示，则所测电动势E= V，内阻r= Ω。（均保留两位小数） 【答案】 左 C 见解析 1.55 0.58 【详解】（1）[1]将图甲中滑动变阻器的滑片移到最左端，使其接入电路的电阻最大。 [2]出现该现象的主要原因是干电池内阻较小，使得电源的路端电压变化较小。 故选C。 （2）[3]将电源和定值电阻直接串联，相当于增大了等效电源的内阻，所以改接后的电路如图所示 （3）[4][5]由图丙所示U-I图像可知，电源电动势为 E=1.55V 图像斜率定值电阻的绝对值 则可得电源内阻 3．在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，实验室有如下器材： A．待测电池组（由两节干电池组成，每节干电池的电动势约为1.5V、内阻为几欧姆） B．直流电压表、（量程均为，可视为理想电压表） C．定值电阻（阻值未知） D．滑动变阻器R（最大阻值为） E.开关、导线若干 某同学设计了如图甲所示的电路，他利用该电路先测出定值电阻的阻值，再测量待测电池组的电动势和内阻。步骤如下： (1)先把滑动变阻器调到最大阻值，再闭合开关S，读出电压表和的示数分别为、，则可求出定值电阻的阻值， 。（用、和表示） (2)移动滑动变阻器的滑片，读出电压表和的多组示数、，描绘出图像如图乙所示。图中直线的斜率为，直线与横轴的截距为，则待测电池组的电动势 ，内阻 。（用、、表示） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由串联电路的电压、电流规律可知，定值电阻的阻值 （2）[1][2]电压表为理想电压表，由闭合电路欧姆定律可知，电池组的电动势 整理得 结合题图乙可知 ， 解得待测电池组的电动势 内阻 4．小钢想测量一下“柠檬水果电池”的电动势和内电阻，他在网上查阅相关资料，“柠檬水果电池”的电动势约为2V，为防止电流过大而损坏器材，电路中加了一个保护电阻。现有下列器材： 待测“水果电池” 电流表A：满偏电流0.6A，电阻不计 电压表V：量程0~2V，电阻约10kΩ 滑动变阻器：0~10Ω 滑动变阻器：0~20kΩ 定值电阻（额定功率5W） 定值电阻（额定功率10W） 开关、导线等 (1)图甲是小钢设计本实验的电路图，你认为滑动变阻器应该选用 （选填“”或“”），保护电阻应该选用 （选填“”或“”）； (2)测出多组电压表的示数U与电流表的示数I，做出如图乙所示的图像，图像上A、B两点坐标分别为、，待测电池的电动势E= V，内电阻r= Ω。 【答案】(1) (2) 1.76 0.5 【详解】（1）[1]电源电动势约为2V，电流表满偏电流为0.6A，电路的最小电阻约为 比较两滑动变阻器最大阻值可知，选操作方便，更合理。 [2]如果保护电阻选，电路中的最大电流约为 电流变化范围太小，故保护电阻选。 （2）[1][2]变阻器两端电压 可得图线斜率的绝对值为，即 则电源内电阻 由 代入数据可知 5．用电流表和电压表测量电源的电动势和内阻，实验原理图及所需器材如图甲、乙所示。 (1)在图乙中用笔画线代替导线将器材按原理图连接成实验电路。 (2)一位同学记录的6组数据见下表： I / A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U / V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 试根据这些数据在图丙中作出U − I图像 ，根据图像读出电源的电动势E = V，求出电源内阻r = Ω。 【答案】(1) (2) 1.45/1.46/1.47 0.71/0.72/0.73 【详解】（1）实物连线如图 （2）[1]根据这些数据在图丙中作出U − I图像 [2][3]根据 U = E − Ir 结合图像读出电源的电动势 E = 1.46 V 求出电源内阻 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$