2020-2021学年第十二章 电能 能量守恒定律3 实验：电池电动势和内阻的测量复习练习题

2021-2022学年度高二物理第十二章电能能量守恒定律第三节实验：电池电动势和内阻的测量（二）必修第三册（人教版2019）

未命名

一、单选题

1．用伏安法测电池1和电池2的电动势、以及内阻和．由测得的数据在U—I图上分别它们的图线直线1和直线2，如图所示，由图可以判断：（ ）

A．＜，＜

B．＜，＞

C．＞，＞

D．＞，＜

2．小芳同学利用手边的实验器材设计了如图所示的电路，电阻R的阻值以及电源的电动势和内阻均未知，电压表另一端的接线位置待定。通过改变滑动变阻器接入电路的阻值获得多组数据，并描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。不计电表对电路的影响。下列说法正确的是（ ）

A．若接a，利用该图像可得到电阻R的阻值

B．若接b，利用该图像可得到电阻R的阻值

C．若接a，利用该图像可得到电源的电动势和内阻

D．若接b，利用该图像可得到电源的电动势和内阻

3．在如图所示的U-I图像中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知（　　）

A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω

B．电阻R的阻值为20Ω

C．电源的输出功率为2W

D．电源的效率为50%

4．关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是

A．电源短路时，电路电流为无穷大

B．电源短路时，路端电压等于电动势

C．外电路断路时，路端电压为零

D．外电路电阻值增大时，路端电压也增大

5．如图是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是(  )

A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值

B．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值

C．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值

D．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值

6．如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内电阻的电路，电路中、为已知阻值的电阻，下列说法中正确的是

A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻

B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻

C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内电阻

D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻

7．2016年10月19日，航天员景海鹏、陈冬顺利进入天宫二号。在天宫二号内，下列实验不能进行的是（　　）

A．用弹簧秤验证平行四边形定则

B．用伏安法测干电池电动势和内阻

C．用自由落体运动研究动能与重力势能转化的规律

D．用DIS研究温度不变时，一定质量气体压强与体积的关系

8．用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，实验中可供选择的电压表有两个，量程分别为A（0~2V）、B（0~5V），滑动变阻器两个，规格分别为C（0~1000）、D（0~20），应选用的电压表和滑动变阻器分别为（　　）

A．A，C B．A，D C．B，C D．B，D

9．某同学用电压表和电流表测量一个干电池的电动势和内阻，将测量到的电源的路端电压和相应电流中的总电流，画成U—I图线（如图中实线所示），设图中虚线是该干电池的真实图线，则下列说法中正确的是（　　）

A．E真>E测、r真>r测

B．E真>E测、r真<r测

C．E真<E测、r真>r测

D．E真<E测、r真<r测

二、多选题

10．为测定电池的电动势和内阻，待测电池、开关、导线配合下列仪器可达到实验目的的是（　　）

A．—个电流表和一个电阻箱 B．—个电压表和一个电阻箱

C．一个电流表和一个滑动变阻器 D．—个电压表和电流表和一个滑动变阻器

11．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表A的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表V的量程为3V，内阻约6kΩ；G为小量程电流表；电源电动势约3V，内阻较小。下列电路中正确的是（    ）

A． 测定一段电阻丝（约5Ω）的电阻

B． 测定电源的电动势和内电阻（约3Ω）

C． 描绘小灯泡（额定电压为2.5V）

D． 测定电流表内阻的伏安特性曲线

12．在用图所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中，若有两只量程相同的电压表V1和V2，内阻；两只量程相同的电流表A1和A2，内阻。为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是（　　）

A．V1和A2 B．V2和A2 C．V2和A1 D．V1和A1

三、解答题

13．一个闭合电路，当路端电压为时，通过电源的电流为；当路端电压为时，通过电源的电流为，求电源的电动势E和内电阻r（请在下面方框中画出电路原理图）

14．如图所示，线段A为某电源的U-I图线，线段B为某电阻的U-I图线，当上述电源和电阻组成如图闭合电路时，求：

(1)电源电动势和内阻各是多大？

(2)电源的输出功率P是多大？

(3)若要获得电源的最大输出功率，要并联一个多大的电阻？电源最大输出功率多大？

参考答案

1．A

【详解】

根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir，当I=0时，U=E，即图线与枞轴交点的坐标表示电动势．则由图可知E1＜E2．图线的斜率大小等于电源的内阻r，由图可知，图1的斜率小于图2的斜率，则r1＜r2，故A正确，BCD错误。

2．D

【详解】

A．若接a，电压表并联在变阻器的两端，则可得到变阻器的阻值，不可能得到电阻R的阻值，A错误；

C．利用图像可得到电动势与电阻R和电源内阻的和，C错误；

B．若接b，电压表并联在变阻器和电阻R两端，故得到是变阻器和电阻R的阻值，或者利用图像可得到源和内阻，B错误；

D．利用该图像还可得到电源的电动势，D正确。

故选D。

3．A

【详解】

A．图线I纵轴截距表示电源的电动势，其斜率等于电源的内阻，则电源的电动势为E=3V，内阻为

故A正确；

B．电阻R的阻值为

故B错误；

C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时电路中电流和路端电压，则有U=2V，I=2A，电源的输出功率为

故C错误；

D．电源的效率为

故D错误。

故选A。

4．D

【详解】

A．根据可知，电源被短路时，电路电流比较大，不是无穷大，故A错误；

B．外电路短路时，电源内电压等于电源电动势，路端电压为零；故B错误；

C．外电路断路时，路端电压等于电源电动势，故C错误；

D．根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压 当外电路电阻值R增大时，路端电压增大，故D正确．

故选D．

5．C

【详解】

由图示可得，电压表测路端电压，由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值（通过电源的电流）；实验误差是由于电压表的分流造成的；当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同；而测量的电流值要小于真实值；故作出测量值和真实值的图象如图所示；

由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的图象如图所示，由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，故C正确，ABD错误．

故选C。

6．D

【解析】

【详解】

图甲中可用

E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)

求得电源的电动势和内电阻；图乙中可用

E＝U1＋r，E＝U2＋r

求得电源的电动势和内电阻；而图丙中可用

E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r

求得电源的电动势和内电阻；三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D项正确，ABC三项错误．

7．C

【分析】

考查完全失重的特点。

【详解】

A．用弹簧秤验证平行四边形定则与重力无关，故可以进行，不符合要求，A错误；

B．用伏安法测干电池电动势和内阻与重力无关，可以进行，不符合要求，B错误；

C．用自由落体运动研究动能与重力势能转化的规律时，与物体的重力有关，故C不能进行，符合要求，C正确；

D．气体压强与重力无关，故用DIS研究温度不变时，一定质量气体压强与体积的关系可以进行，不符合要求，D错误。

故选C。

8．B

【详解】

干电池的电动势约为1.5V，因此电压表应选用的量程为0~2V，干电池内阻约为几欧，为了调节方便并减小误差，滑动变阻器应选用最大阻值为20的，B正确。

故选B。

9．A

【详解】

根据

U=E-Ir

可知U-I图像在U轴上的截距等于电动势E，直线的斜率等于内阻r，由图像可知

E真>E测

r真>r测

故选A。

10．ABD

【详解】

测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律E=U+Ir，电压表测量路端电压U、用电流表测量电流I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电动势和内阻。也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻箱可以读出阻值，由U=IR可求出路端电压。也可以用电压表和电阻箱组合，由电压表读数U与电阻箱读数R之比求出电流。但不能用一个电流表和一个不能读数的滑动变阻器组合测量电动势和内电阻；故ABD正确，C错误。
故选ABD。

11．AB

【分析】

本题主要考查学生对基本电学实验原理、数据处理及根据器材参数设计电路的能力，题目难度偏大。

【详解】

A．伏安法测电阻要求连接电流表时采用“大内小外”的原则以保证实验精度，且一般采用测量三次计算平均值的方法，所以用限流法即可，选项A正确；

B．电源内阻仅3Ω，较小，此电路符合测定电源的电动势和内电阻的要求，选项B正确；

C．描绘灯泡伏安特性曲线要求电压从0V开始且有足够多的数据，滑动变阻器应连成分压式，选项C错误；

D．半偏法测电阻电路，要求与表头并联的电阻能够精确读数，不能用滑动变阻器，选项D错误。

故选AB。

12．AD

【详解】

本实验中电流表相对电池外接，系统误差是由电压表分流引起的

，

要减小误差，应选内阻大的电压表，故电压表选，本实验中电流表的内阻对结果无影响。

故选AD。

13．3.0V，1.0Ω，图见解析

【详解】

电路原理图如图所示

根据闭合电路欧姆定律

E=U+Ir

可得

E=2.8+0.2r

E=2.7+0.3r

解得

E=3.0V，r=1.0Ω

14．（1）3V ；（2）；（3）；

【详解】

（1）从A的图线可读出电动势为：

内阻为：

；

（2）从图象的交点可读出 路端电压为：

电路电流为：

电源的输出功率为：

；

（3）从图象的交点可得：

，

当内外电阻相等时，即外电路总电阻为:

时，电源有最大输出功率，

由电阻并联关系可得并联的电阻为：

，

电源有最大输出功率为：

；

所以：（1）电源电动势和内阻各是3V和0.5Ω；（2）电源的输出功率为4W；（3）若要获得电源的最大输出功率，要并联一个1Ω的电阻，电源最大输出功率4.5W

【点睛】

解决该题需明确知道U−I图象中纵截距和斜率的物理意义，知道在什么时候电源的输出功率是最大的；熟记功率的计算公式．