高中鲁科版 (2019)第2节 科学测量:电源的电动势和内阻随堂练习题

科学测量：电源的电动势和内阻

类型1 实验操作

【典例1】在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，被测的电源是两节干电池串联的电池组。可供选择的实验器材如下：

A.电流表，量程0～0.6 A，0～3 A

B.毫安表，量程0～100 mA，0～100 μA

C.电压表，量程0～3 V，0～15 V

D.滑动变阻器，0～1 000 Ω，0.1 A

E.滑动变阻器，0～20 Ω，2 A

F.开关一个，导线若干

(1)为了尽量得到较好的效果，电流表应选________，量程应选________，电压表量程选________，滑动变阻器应选________。 

(2)如图有甲、乙两个可供选择的电路，应选________电路进行实验。实验中误差是________表的读数比实际值偏________所造成的。 

【解析】(1)一般干电池允许通过的最大电流为0.5 A，故电流表应该选A，其量程应该选0～0.6 A。两节干电池串联后的电动势为3.0 V，故电压表量程应该选0～3 V。滑动变阻器的最大阻值只需要比电池组的内阻大几倍即可，故选择E。

(2)应该选乙电路，电流表的内阻和滑动变阻器的阻值相差不大，其分压作用不可忽略，而电压表的内阻相对滑动变阻器的阻值来讲大很多，其分流作用可以忽略，故选择乙电路，实验中电压表的示数是路端电压，电流表的示数比干路中的电流略小，所以实验中的误差是由于电流表的读数比实际值偏小所造成的。

答案：(1)A　0～0.6 A　0～3 V　E

(2)乙　电流　小

类型2 实验数据处理

【典例2】用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用的电路如图所示，一位同学测得六组数据如表中所示。

(1)试根据这些数据在图中作出U-I图线。

(2)根据图线得出电池的电动势E=________V，电池的内电阻r=________Ω。 

(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I数据， 可利用公式E=U1+I1r，E=U2+I2r算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大。  

【解析】建立坐标系，利用描点法画出U-I图像如图所示，第四个点明显偏离，可见是偶然误差造成的，应舍去。直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势E=1.47 V，直线的斜率大小

即为电源内阻r=0.75 Ω，选用第三、四组误差最大，因为过第三、四两组数据对应点的直线与实际图线截距、斜率相差最大。

答案：(1)见解析图　(2)1.47　0.75　(3)三　四

【规律方法】数据处理的方法与技巧

(1)在实验中经常用图像来处理所得的数据，这样误差相对小一些。

(2)在U-I图像中，纵截距代表电源的电动势，斜率的绝对值代表电源的内阻。

类型3 实验创新

【典例3】某研究性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如图乙所示的R-图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E=________V，r=________Ω。 

【解析】由闭合电路欧姆定律可知：I=，所以=。由图像可知，当=1.0 A-1时，R=2 Ω；当=3.0 A-1时，R=7.8 Ω，代入上式得：E=2.9 V，r=0.9 Ω。

答案：2.9　0.9