同步课时精练（十七）12.3实验：电池电动势和内阻的测量（学生版+解析版）

名师求索工作室系列
同步课时精练（十七）12.3实验：电池电动势和内阻的测量（学生版）
一、单题
1．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
2．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．
3．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
4．一个同学采用如图所示电路测量水果电池的电动势和内阳，并根据测量数据作出了图像，忽略电流计内阻，则根据图像，该水果电池的电动势和内阻约为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
5．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．
6．某同学利用如图的电路测定干电池的电动势和内电阻，经过正确的操作获得了若干组实验数据，据此描绘出的图像（其中、分别为电压表和电流表的读数）如下图中的实线所示，虚线表示该电池两端的电压与流经电池电流的关系图线，下列图像合理的是（　　）
A． B．
C． D．
7．用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，电路图如图甲所示，由实验中测得的数据描绘的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．电池的电动势约为1.4V，内阻约为2.8Ω
B．滑动变阻器滑片滑至最左端时，流过电流表的电流为0.5A
C．考虑电表内阻对实验的影响，误差来源于电压表有分流作用
D．考虑电表内阻对实验的影响，电池内阻的测量值大于真实值
二、多选题
8．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法正确的是　　
A．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
B．应选用内阻较小的电压表和电流表
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
D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才会小
9．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20 Ω，连接电路的实物图如图所示．关于该学生接线的说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器不起变阻作用
B．电流表接线有误
C．电压表量程选用不当
D．电压表接线正确
10．两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条U—I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R0消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值
三、实验题
11．某同学想用伏安法测定一个电池的电动势和内阻
1实验室的老师给他如下这些器材：
①电压表V（量程0~15V，内阻约15kΩ）；
②电流表A（量程0~3.0A，内阻约0.5Ω）；
③滑动变阻器R（0~100Ω，2.5A）；
④定值电阻R0（3Ω，2.5A）；
⑤开关，导线若干。
2实验后该同学用所测得的数据，已在U－I坐标中描好了数据点，如图乙所示，请完成下列问题：
（1）为了尽可能地减小误差，请在图甲的基础上将本实验的电路图设计完整 。
（2）由图乙可求得该电源电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（结果保留一位小数）
12．某实验小组设计了如图甲所示的电路来完成小灯泡伏安特性曲线的描绘，同时测量电源的电动势和内阻．
(1)①闭合开关前，应将滑动变阻器的触头调至 (选填“a”或“b”)端；
②开关闭合后，调节滑动变阻器，记录电压表V1、V2及电流表A的读数U1、U2、I；
③重复②的操作，得到八组实验数据；
④描点作图，分别作出I-U1和I-U2的图像，如图乙、丙所示，已知R0=5．
(2)图乙中0～U0段图线基本呈直线的原因是 ．
(3)由图丙可知该电源的电动势为 V，内阻为 ．
(4)将该电源与阻值为11的电阻串联后给上述小灯泡供电，此时小灯泡的电阻为 ，消耗的功率为 W．(结果保留两位有效数字)
13．在测定电源电动势和内阻的实验中，待测电池为一节干电池，内阻约为3，备有下列器材供选择：电流表A1（0—0.6A），电流表A2（0—3A）；电压表V1（0—3V，8k），电压表V2（0—3V，10k），电压表V3（0—15V，30k）；滑动变阻器R1（0—10，2A），滑动变阻器R2（0—10，0.1A），滑动变阻器R3（0—1000，2A）。为了得到较准确的测量结果，滑动变阻器应选 ，电压表应选 ，电流表应选 。
14．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，待测电源为干电池a（电动势E1约为1.5V，内阻r1约为）和水果电池b（电动势E2约为1V，内阻r2约为），除开关、导线外，还有下列器材可供选择：
A．电压表V（量程0～15V，内阻约为）；
B．电流表A1（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）；
C．电流表A2（量程0～1mA，内阻r=100Ω）；
D．定值电阻R1（阻值为1900Ω）；
E.滑动变阻器R2（阻值范围为0～10Ω）；
F.滑动变阻器R3（阻值范围为0～1000Ω）.
（1）甲同学为了测定一节干电池a的电动势和内阻，滑动变阻器应选用 ，还需要选择的器材有 .（均填器材前的字母）
（2）乙同学另找来一电阻箱R，结合电流表A2用图甲所示电路测量水果电池b的电动势E2和内阻r2.测得多组数据，作出图象如图乙所示，则水果电池b的电动势E2= V、内阻r2= Ω.
15．小华进行“测量电源电动势和内阻”实验，有以下器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A（具有一定内阻），定值电阻R0（R0=1.5Ω），滑动变阻器R1（0～10Ω），滑动变阻器R2（0～200Ω），电键S，实验电路原理图和U-I图如下图．
为方便实验调节和较准确地测量，滑动变阻器应选用 ，根据U-I图象，可知电源内阻r= Ω（保留到小数点后两位）名师求索工作室系列
同步课时精练（十七）12.3实验：电池电动势和内阻的测量（解析版）
一、单题
1．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
答案：B
解析：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；
2．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．
答案：A
解析：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。
3．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
答案：D
解析：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。
4．一个同学采用如图所示电路测量水果电池的电动势和内阳，并根据测量数据作出了图像，忽略电流计内阻，则根据图像，该水果电池的电动势和内阻约为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
答案：A
解析：根据闭合电路欧姆定律有
等式变形得
根据图像有
，
解得
，
5．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．
答案：A
解析：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。
6．某同学利用如图的电路测定干电池的电动势和内电阻，经过正确的操作获得了若干组实验数据，据此描绘出的图像（其中、分别为电压表和电流表的读数）如下图中的实线所示，虚线表示该电池两端的电压与流经电池电流的关系图线，下列图像合理的是（　　）
A． B．
C． D．
答案：A
解析：设电源电动势和内阻的测量值分别为E测、r测，由闭合电路欧姆定律可知
故
则时，。本实验的系统误差是由电压表分流导致的，设电源电动势和内阻的真实值分别为、，则有
故
则时，，即；当时，即外电路短路时，电压表的分流影响可以忽略，故短路电路应相同。
7．用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，电路图如图甲所示，由实验中测得的数据描绘的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．电池的电动势约为1.4V，内阻约为2.8Ω
B．滑动变阻器滑片滑至最左端时，流过电流表的电流为0.5A
C．考虑电表内阻对实验的影响，误差来源于电压表有分流作用
D．考虑电表内阻对实验的影响，电池内阻的测量值大于真实值
答案：C
解析：A．根据图像可得电源电动势等于纵轴截距，图线的斜率绝对值表示内阻大小，即
，
A错误；
B．根据图像可知当路端电压为时，流过电流表的电流为0.5A，若滑动变阻器滑片滑至最左端时，此时变阻器接入电路中的电阻为零，路端电压为零，则可知此时流过电流表的电流必定大于0.5A，B错误；
C．根据电路图可知，由于电压表的分流作用，电流表的示数并不等于干路电流，C正确；
D．由于电压表的分流作用，当电流表示数为零时，实际干路中的电流并不为零，所以此时电源的内电压不为零，可得真实的图像纵轴截距应比题中的大，而当电压表示数为零时，干电池的路端电压实际值就是零，可得图中的横轴截距等于真实值，所以可得真实图线的斜率大于图中图线的斜率，即电池内阻的测量值小于真实值，D错误。
二、多选题
8．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法正确的是　　
A．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
B．应选用内阻较小的电压表和电流表
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
D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才会小
答案：AC
解析：A．旧电池的内阻较大，由
U=E-Ir
可知，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．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，防止损坏电流表，故C正确；
D．如果电源电动势较小，实验时滑动变阻器阻值不宜太大，滑动变阻器阻值太大，电路电流太小，电流表读数误差较大甚至不能读数，并且调节电流时非常困难，故D错误。
9．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20 Ω，连接电路的实物图如图所示．关于该学生接线的说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器不起变阻作用
B．电流表接线有误
C．电压表量程选用不当
D．电压表接线正确
答案：AB
解析：A.因为滑动变阻器全接入电路，所以滑动变阻器不起变阻作用，故A正确．
B.根据图示可知，电流表接线有误，故B正确．
C. 由电路图可知，电压表选3V量程，电压表量程选择正确，故C错误；
D.电压表正负接线柱接反，故D错误．
10．两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条U—I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R0消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值
答案：BC
解析：图象中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，故A错误；
B．由图象可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，故B正确；
C．定值电阻R0消耗功率为
故C正确；
D．电源的效率为
U越大，效率越大，故D错误。
三、实验题
11．某同学想用伏安法测定一个电池的电动势和内阻
1实验室的老师给他如下这些器材：
①电压表V（量程0~15V，内阻约15kΩ）；
②电流表A（量程0~3.0A，内阻约0.5Ω）；
③滑动变阻器R（0~100Ω，2.5A）；
④定值电阻R0（3Ω，2.5A）；
⑤开关，导线若干。
2实验后该同学用所测得的数据，已在U－I坐标中描好了数据点，如图乙所示，请完成下列问题：
（1）为了尽可能地减小误差，请在图甲的基础上将本实验的电路图设计完整 。
（2）由图乙可求得该电源电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（结果保留一位小数）
答案： 11.6V 0.9
解析：(1)[1]选用伏安法测量电动势和内阻，由于内阻较小，所以串联定值电阻作为保护电阻，同时为了减小误差，电流表采用相对电源的外接法，实物如图
(2)[2]根据描出的点作出电源的特性曲线，如图
根据闭合电路欧姆定律可知
由图可知电源的电动势为
解得
12．某实验小组设计了如图甲所示的电路来完成小灯泡伏安特性曲线的描绘，同时测量电源的电动势和内阻．
(1)①闭合开关前，应将滑动变阻器的触头调至 (选填“a”或“b”)端；
②开关闭合后，调节滑动变阻器，记录电压表V1、V2及电流表A的读数U1、U2、I；
③重复②的操作，得到八组实验数据；
④描点作图，分别作出I-U1和I-U2的图像，如图乙、丙所示，已知R0=5．
(2)图乙中0～U0段图线基本呈直线的原因是 ．
(3)由图丙可知该电源的电动势为 V，内阻为 ．
(4)将该电源与阻值为11的电阻串联后给上述小灯泡供电，此时小灯泡的电阻为 ，消耗的功率为 W．(结果保留两位有效数字)
答案： a 热功率较小温度变化不明显，灯泡电阻变化不明显 12 1 3.6 2.1
解析：(1)[1]闭合开关前要保证滑动变阻 器串入回路的阻值最大，触头应在a端．
(2) [2]图乙中段，热功率较小，温度变化不明显，灯泡电阻变化不明显，故图线呈现直线；
(3) [3] [4]由闭合电路欧姆定律得
知
故电源内阻为1，电动势为12V；
(4) [5] [6]由题图乙作出电源与定值电阻串联后的伏安特性曲线如图所示，
此时灯泡电阻约为
功率为
13．在测定电源电动势和内阻的实验中，待测电池为一节干电池，内阻约为3，备有下列器材供选择：电流表A1（0—0.6A），电流表A2（0—3A）；电压表V1（0—3V，8k），电压表V2（0—3V，10k），电压表V3（0—15V，30k）；滑动变阻器R1（0—10，2A），滑动变阻器R2（0—10，0.1A），滑动变阻器R3（0—1000，2A）。为了得到较准确的测量结果，滑动变阻器应选 ，电压表应选 ，电流表应选 。
答案： R1 V2 A1
解析：[1][2][3]一节干电池的电动势为1.5V左右，电路中电流不超过0.6A，为了得到较准确的测量结果，滑动变阻器应选R1（0—10，2A），电压表应选量程为3V，且内阻较大的V2（0—3V，10k），电流表应选A1（0—0.6A）。
14．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，待测电源为干电池a（电动势E1约为1.5V，内阻r1约为）和水果电池b（电动势E2约为1V，内阻r2约为），除开关、导线外，还有下列器材可供选择：
A．电压表V（量程0～15V，内阻约为）；
B．电流表A1（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）；
C．电流表A2（量程0～1mA，内阻r=100Ω）；
D．定值电阻R1（阻值为1900Ω）；
E.滑动变阻器R2（阻值范围为0～10Ω）；
F.滑动变阻器R3（阻值范围为0～1000Ω）.
（1）甲同学为了测定一节干电池a的电动势和内阻，滑动变阻器应选用 ，还需要选择的器材有 .（均填器材前的字母）
（2）乙同学另找来一电阻箱R，结合电流表A2用图甲所示电路测量水果电池b的电动势E2和内阻r2.测得多组数据，作出图象如图乙所示，则水果电池b的电动势E2= V、内阻r2= Ω.
答案： E BCD 1 900
解析：（1）[1][2]．干电池电动势约为1.5V，电压表量程为15V，电压表量程太大，不能用该电压表测电压，可以用内阻已知的电流表C与定值定值D串联组成电压表测电压，测干电池电动势与内阻实验中，最大电流较小，约为零点几安培，则应用电流表B测电流；为方便实验操作，滑动变阻器应选E。
（2）[3][4]．由图乙所示实验电路可知，电源电动势为：
E=I2（r+R+RA2）
则有：
由图丙所示图象可知，图象斜率
则电源电动势为：
E=1V
图象纵轴截距
解得电源内阻为：
r=900Ω。
15．小华进行“测量电源电动势和内阻”实验，有以下器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A（具有一定内阻），定值电阻R0（R0=1.5Ω），滑动变阻器R1（0～10Ω），滑动变阻器R2（0～200Ω），电键S，实验电路原理图和U-I图如下图．
为方便实验调节和较准确地测量，滑动变阻器应选用 ，根据U-I图象，可知电源内阻r= Ω（保留到小数点后两位）
答案： R1 0.29
解析：[1]电流表的量程，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中需要的最大电阻应为：
所以变阻器应选；
[2]根据闭合电路欧姆定律则有：
整理可得：
根据函数斜率的概念应有：
解得：