高中物理3 实验：电池电动势和内阻的测量优秀测试题

12.3实验：电池电动势和内阻的测量 课后练

1. 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，实验电路应选择图________（选填“甲”或“乙”）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r＝，计算出待测干电池的内阻为5Ω

D．根据r＝||计算出待测干电池的内阻为1.0Ω

2. 某学习小组设计了如图1所示的电路测量电源电动势E和内阻r．实验器材有：待测电源，电流表A（量程为0.6A，内阻不计），电阻箱R，电键S，导线若干．闭合S，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应电流I，由测得的数据，绘出了如图2所示的图线，则电源电动势E=__________V，内阻r=__________Ω．

3. 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，可供选用的器材有：

A．电流表量程：；

B．电流表量程： ；

C．电压表量程： ；

D．电压表量程： ；

E．滑动变阻器，额定电流；

F．滑动变阻器，额定电流；

G．待测电源一节一号干电池、开关、导线若干。

(1)请在题中虚线框中画出能使本实验测量精确程度高的实验电路。

(2)电路中电流表应选用___________，电压表应选用___________，滑动变阻器应选用___________用字母代号填写

(3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路。

(4)引起该实验系统误差的主要原因是___________。

4. 在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中

(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图甲所示．图中未接导线的A端应接在_____点(选填“B”“C”“D”或“E”)．

(2)实验得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅰ所示,则电池组的电动势为_____V,内电阻阻值为_____Ω．

(3)为了测量定值电阻的阻值,应在图甲中将“A”端重新连接到____点 (选填“B”“C”“D”或“E”),所得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅱ所示,则定值电阻的阻值为____Ω．

5. 在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．

（1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到__     _．（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）

（2）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值=10 的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是       ．（选填“1”或“2”）

（3）根据实验数据描点，绘出的图象是一条直线．若直线的斜率为k，在 坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=       ，内阻r=       ．（用k、b和R0表示）

6. 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：

A．干电池(电动势约为1.5 V，内阻小于1.5 Ω)

B．电流表G(满偏电流2 mA，内阻10 Ω)

C．电流表A(0～0.6 A，内阻约0.1 Ω)

D．滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)

E．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1 A)

F．定值电阻R3＝990 Ω

G．开关、导线若干

(1)为方便且能较准确地进行测量，应选用滑动变阻器______(填写序号)．

(2)在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的实验电路原理图_______.(标出代表元件字母符号)

(3)某同学根据他设计的实验测出了6组I1(电流表G的示数)和I2(电流表A的示数)，请在如图所示的坐标纸上作出I1和I2的关系图线__________.

(4)根据图线可得，被测电池的电动势为______V，内阻为______Ω.

7. 某学习小组的同学设计了如图所示的电路来测量定值电阻R0的阻值(约为几欧到十几欧)及电源的电动势E和内阻r. 实验器材有：

待测电源

待测电阻R0

电流表A(量程为0.6 A,内阻不计)

电阻箱R(0～99.9 Ω)

开关S1和S2

导线若干

(1)先测电阻R0的阻值．请将学习小组同学的操作补充完整；先闭合S1和S2，调节电阻箱，读出其示数R1和对应的电流表示数I，然后________，读出此时电阻箱的示数R2，则电阻R0的表达式为R0＝______.

(2)同学们通过上述操作，测得电阻R0＝9.5Ω，继续测电源的电动势E和内阻r.该小组同学的做法是：闭合S1，断开S2，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，如下表数据：

①根据图给定的坐标系并结合以上数据描点作图_____．

②利用图象求出该电源的电动势E ＝______ V，内阻r ＝______Ω．(保留两位有效数字)

8. 硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件．某同学利用图甲所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系．图中定值电阻R0＝2 Ω，电压表、电流表均可视为理想电表．

(1)用笔画线代替导线，根据电路图，将图乙中的实物电路补充完整_______．

(2)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，闭合开关S，调节可调电阻R的阻值，通过测量得到该电池的U－I曲线a(见图丙)．则由图象可知，当电流小于200 mA时，该硅光电池的电动势为________ V，内阻为________ Ω.

(3)实验二：减小光照强度，重复实验，通过测量得到该电池的U－I曲线b(见图丙)．当可调电阻R的阻值调到某值时，若该电路的路端电压为1.5V，由曲线b可知，此时可调电阻R的电功率约为________ W(结果保留两位有效数字)．

9. 甲同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值．

实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量程为1.5V，内阻很大)，电阻箱R(0～99.99Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．

(1)先测电阻R1的阻值．请将甲同学的操作补充完整：

闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1.保持电阻箱示数不变，_______，读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达式为R1＝___．

(2)甲同学已经测得电阻R1＝4.80Ω，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值，该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，用测得的数据，绘出了如图乙所示的图线，则电源电动势E＝____V，电阻R2＝_____Ω(保留三位有效数字)．

10. 利用如图（a）所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R（最大阻值），电阻（阻值为），电阻（阻值为），电流表A（量程为200mA，内阻为），开关S。

实验步骤如下：

①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；

②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；

③以为纵坐标，R为横坐标，作图线（用直线拟合）；

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。

回答下列问题：

(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为_____________；

(2)实验得到的部分数据见表格，其中电阻时电流表的示数如图（b）所示。读出数据，完成表格。

答：①__________，②______________。

(3)在图（c）的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图______，根据图线求得斜率___________，截距______；根据图线求得电源电动势________V，内阻________。

11. 现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9 V，内阻r约为50 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA，为了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，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围0~9999 Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用。

闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙所示的图线（已知该直线在纵轴的截距为0.1 V－1）。则根据该同学所作出的图线可求得电池的电动势E为________ V，内阻r为________ Ω。

12. 某探究小组准备用图甲所示的电路测量某电源的电动势和内阻，实验器材如下：

待测电源（电动势约2V）；      电阻箱R（最大阻值为99.99Ω）；

定值电阻R0（阻值为2.0Ω）；     定值电阻R1（阻值为4.5kΩ）

电流表G（量程为400μA，内阻Rg=500Ω）  开关S，导线若干．

（1）图甲中将定值电阻R1和电流表G串联，相当于把电流表G改装成了一个量程为_____V的电压表；

（2）闭合开关，多次调节电阻箱，并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I；

（3）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则 和 的关系式为_________（用题中字母表示）；

（4）以为纵坐标，为横坐标，探究小组作出的图像如图（乙）所示，根据该图像求得电源的内阻r=0.50Ω，则其电动势E=______V（保留两位有效小数）；

（5）该实验测得的电动势与真实值相比，理论上______ ．（填“>”“<”或“=”）

参考答案

1.【答案】甲  ；AD

【详解】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，故应选题图甲所示的电路图.

A．U－I图像的纵截距为I＝0时的路端电压，其大小等于待测干电池的电动势，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错误；

CD．U－I图像的斜率的绝对值表示干电池的内阻，故

选项C错误，D正确。

故选AD。

2.【答案】1.5 ； 3

【详解】由闭合电路欧姆定律可知

即

图象的斜率为

解得

截距

解得

3. 【答案】（1）（2） ； C ；. E  （3）.   

（4）电压表的分流作用

【解析】

【详解】(1)被测电阻为小电阻，故采用电流表外接法，滑动变阻器采用限流式接法，连接实物电路图如图

(2)由题意可知，电源的电动势E=1.5V，则电压表应选用的量程为0～3V，故选C；由于电动势较小，因此电流较小，因此电流表应选用的量程为0～0.6A，故选A；电池内阻一般几欧姆，因此为了调节方便，滑动变阻器应选择总阻值较小的E即可。

(3)按原理图连接出正确的实验电路

(4)引起该实验系统误差的主要原因是电压表的分流作用。

4. 【答案】 （1）C ；（2） 2.8  2；（3） D   （4）. 3

【详解】试题分析：（1）分析图（a），共有两个传感器其中一个已经串联在电路，说明为电流传感器，那么没有连接完整的就是电压传感器，测量路端电压，并联在电路中，所以a端接入C接线柱．（2）根据串并联电路路端电压和电流电动势关系可得，图像与纵轴的截距即电动势，所以，斜率即内阻即．（3）由于电压传感器左端已经接入电源负极，所以电压传感器右端接入C则电压表等于路端电压，无法测量定值电阻，又无法测量定值电阻电压，所以改而滑动变阻器电压，接入D接线柱．此时，电压表示数，图像斜率即，可得定值电阻阻值．

考点：测量电源电动势和内阻实验探究及拓展

5. 【答案】（1）最大值；（2）2；（3）；

【详解】试题分析：（1）为了预防电路中电流过大，损坏电路，所以需要将电阻箱调到最大，

（2）由表格可知，方案1中电阻箱的阻值与定值电阻差别太大，导致电路中电流差别太小；而方案2中电阻箱的阻与与待测电阻相差不多，故可以得出较为合理的电流值，故应选择方案2

③由闭合电路欧姆定律可知，变形得：

由题意可知，斜率为k，即：，解得；．联立解得：

6. 【答案】 （1）D ； ⑵如下左图； ⑶ 如下右图； ⑷1.48； 0.82

【详解】（1）为方便实验操作，滑动变阻器的阻值不能太大，选择D（R1）比较合适．

（2）由于没有电压表，给定的电流表G可与定值电阻R3串联作电压表使用，实验电路如图所示．

（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出I1-I2图象如图所示．

（4）则由闭合电路欧姆定律可知：I1（R3+RA）=E-I2r，变形，由图可知，图象与纵坐标的交点为1.48mA，解得E=1.48V（1.46-1.50）；由图象可知，r=0.82Ω（0.70-0.82）

7. 【答案】（1）断开S2，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I   ； R1－R2

（2）.   6.0  ； 2.5

【详解】(1)电路中只有电流表而没有电压表，无法由伏安法求出电阻，故只有利用电阻箱得出待测电阻的阻值，当电路中电流相等时，电阻也应相同；因此可以控制电流相等，利用电阻箱的示数变化，得出待测电阻的阻值，因此缺失的步骤应为：断开，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为；[2]读出此时电阻箱的示数，而待测电阻等于两次电阻箱的示数之差，即：

(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象如图所示；

根据闭合电路欧姆定律得：

解得：

图象的斜率为：

电动势为：

图象截距为：

电源电动势为：

8.【答案】（1）  .     （2）. 2.9  ； 4.0   （3）. 0.083

【详解】(1)分析图甲所示实验原理图，根据原理图连接实物电路图，如图所示．

(2)在硅光电池的U－I图象中，当I＝0时，U＝E，图线斜率的绝对值表示内阻．由图线a可知

E＝2.9V

在电流小于200mA的情况下，此电池的内阻r＝4.0Ω.

(3)由图线b可知，在实验二中当路端电压为1.5 V时，电路电流I＝60mA＝0.06A，由欧姆定律可知，此时外电阻

R外＝

可调电阻阻值

R＝R外－R0＝25Ω－2Ω＝23Ω

可调电阻消耗的电功率

P＝I2R＝(0.06)2×23W＝0.083W

9. 【答案】(1). 将S2切换到b  ；    (2)1.43  ；1.20

【详解】(1)由题意可知，本实验中没有给出电流表，故应是电压表与电阻箱求电源电动势和内电阻的；实验中应充分利用电阻值及串并联电路的规律得出表达式；为了多测数据，应再将S2切换到b；

由欧姆定律可知：

而电路电流相等，联立解得：

(2)根据

得

比照直线方程，有截距

所以

斜率

又

测出R1=4.8Ω，求得

R2=1.20Ω

10.

【答案】 (1)   (2) 0.110  ； 9.09    （3）. ； ；；

【详解】(1)由于电流表A与电阻并联，且，，当电流表示数为I时，电路总电流应为；根据闭合电路欧姆定律有

代入数据整理得

；

(2)根据图（b）可知电流表示数为，所以其倒数为

；

(3)如答图所示．

根据图像可得

解得：

，。

11.【答案】10 ； 46±2

【详解】由题中所给图线，根据闭合电路欧姆定律可知

得到

可见纵轴截距为电动势的倒数

故电源电动势的值为10 V

斜率

解得

12.【答案】  （1）. 2；  （3）. ；    （4）. 2.08； （5）. =；

【详解】(1)根据串联电路电流相等，当电流表满偏时改装后的电压表达到最大量程即；

(3)根据闭合电路欧姆定律可得：，整理得：；

(4) 由对应的图象可知，，解得；

(5)通过（3）分析可知，本实验中不存大原理误差，即为真实的路端电压，为流过电源的真实电流，故电动势的测量值与真实值相同．