人教版 (2019)必修 第三册3 实验：电池电动势和内阻的测量精品练习

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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＝3.0VB．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6AC．根据r＝，计算出待测干电池的内阻为5ΩD．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”）方案编号电阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.（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 ΩG．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__________.序号123456I1/mA1.401.361.351.281.201.07I2/A0.100.150.230.250.350.50(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：组数12345电阻R/Ω03.06.012.018.0电流I/A0.500.400.330.250.20①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______________。1.02.03.04.05.06.07.00.1430.125①0.1000.0910.0840.0776.998.00②10.011.011.913.0(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2③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＝0.083W9. 【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=1.20Ω10. 【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．