高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 实验：电池电动势和内阻的测量优秀课后练习题

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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．
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω
1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.
序号
1
2
3
4
5
6
I1/mA
1.40
1.36
1.35
1.28
1.20
1.07
I2/A
0.10
0.15
0.23
0.25
0.35
0.50
组数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
0
3.0
6.0
12.0
18.0
电流I/A
0.50
0.40
0.33
0.25
0.20
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0