高考物理选修知识点巩固练习 实验：测定电池的电动势和内电阻

【巩固练习】一、选择题1若要测定电池的电动势和内阻，已有待测电池、开关和导线，再配合下列哪组仪器，可以达到实验目的（ ） A一只电流表和一个电阻箱 B一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器 C一只电压表和一个电阻箱 D一只电流袁和一个滑动变阻器2下列给出多种伏安法测电池的电动势和内电阻的数据，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的是（ ） A测出两组I、U的数据，代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r求出E和r B多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值 C测出多组I、U的数据，画出U-I图象，再根据图象求出E、r D多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻r3如图所示的图线表示某电池组的输出电压与电流的关系（U-I图线），根据图象，下列分析正确的是（ ） A电源的电动势为50 V B电源的电动势为30 V C电源的内阻为 D电源的短路电流为6 A4用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，下列注意事项中正确的是（ ） A应选用新的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显 B应选用内阻较小的电压表和电流表 C移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路，以免造成电流过载 D根据实验记录的数据作U-I图象时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧G5某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验图中电流表（的量程为00.6 A，内阻约0.1；电压表的量程为03 V，内阻约6 k； 为小量程电流表；电源电动势约3 V，内阻较小下列电路中正确的是（ ） 6某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围020，连接电路的实物图如图所示指出该同学接线中错误的和不规范的做法（ ） A滑动变阻器不起变阻作用 B电流表接线有错 C电压表量程选用不当 D电压表接线有错二、填空题7利用电压表和电流表测一节干电池的电动势E和内阻r，电路如图所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验得到四组数据如表中所示 （1）表中数据经处理后，可以确定电动势E=_V内阻r=_ （2）现有滑动变阻器：A（10 1 A），B（500 0.5 A），C（500 0.1 A）那么在本次实验中，滑动变阻器R1应选用_，R2应选用_（填“A“B”或“C”）8（1）如图甲、乙所示为测电流的电动势和内阻的电路，在实验时应选用_电路。 （2）选好电路后，由于电流表和电压表内电阻对电路的影响，所测得的电动势将偏_ （3）根据实验测得的一系列数据，画出U-I图（如图丙所示），则被测干电池的电动势为_V，内阻为_9测量电源的电动势E和内阻r（E约为4.5 V，r约为1.5）器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.5 A的电流表A（具有一定内阻），定值电阻R=4，滑动变阻器R，开关S，导线若干 （1）画出实验电路原理图图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出 （2）实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为以；当电流表读数为I2时，电压表读数为以，则可以求出E=_，r=_（用，I1，I2，U1，U2以及R表示）10如图所示的电路可用于测量电池E的内阻r。电池的电动势未知图中（电流表，其内阻并不是很小，为电压表，其内阻亦不是很大，R是一限流电阻，阻值未知，3个开关S1、S2、S3都处于断开状态 （1）写出测量电池内阻的实验步骤，用适当的符号表示该步骤中应测量的物理量：_。 （2）用所测得的物理量表示电池内阻的表达式为r=_。11甲同学设计了如图（a）所示的电路测电源电动势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1.5 V，内阻很大），电阻箱R（099.99），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r和对应的电压表示数U1；保持电阻箱示数不变，_，读出电压表的示数以，则电阻R1的表达式为R1=_ （2）甲同学已经测得电阻R1=4.8，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，曲测得的数据，绘出了如图（b）所示的图线，则电源电动势E=_V，电阻R2=_ （3）利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1，乙同学测电源电动势E和电阻恐的阻值的做法是：闭合S1，将S2切换到b，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，由测得的数据，绘出了相应的图线，根据图线得到电源电动势E和电阻R2这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围_（填“较大”“较小”或“相同”），所以_同学的做法更恰当些12一种供实验使用的小型电池标称电压为9 V，允许电池输出的最大电流为50 mA，为了测定这个电池的电动势和内电阻，实验室利用了如图甲所示电路（图中电压表内阻很大，可不考虑其对电路的影响），R为电阻箱，阻值范围为09999，R0是保护电阻。（1）实验室里备用的定值电阻有以下几种规格（ ）A10，5 WB150，0.5 WC200，0.25 WD1.2 k，1 W实验时，R0应选用_（填字母代号）较好。（2）在实验中，当变阻箱调到图乙所示位置后，闭合开关S，电压表示数为9.0 V，变阻箱此时的电阻为_。电路中通过电阻箱的电流为_mA。（3）断开开关，调整电阻箱阻值，再闭合开关，读出电压表示数，多次重复测量，取得数据后，作出如图丙所示的图线。则该电池的电动势E=_V，内电阻r=_。13在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确的U-I，图象，如图所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是（ ） A短路电流 B电源内阻 C电源电动势 D全电路电阻 14某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9，可当标准电阻用）、一只电流表（量程0.6 A，内阻rg=0.1）和若干导线 （1）请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，用笔画线把它们连接起来 （2）接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录当电阻箱的阻值R=2.6时，其对应的电流表的示数如图乙所示处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数；再制作坐标图，如图丙所示图中已标注了（R，）的几个与测量对应的坐标点请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上 （3）在图丙上把描绘出的坐标点连成图线 （4）根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=_V，内电阻r=_ 15如图甲是利用两个电流表（和测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和内阻之和为10000（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多），为理想电流表 （1）按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线 （2）在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端C移动至（填“a端”“中央”或“b端”） （3）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表和的示数I1和I2多次改变滑动端c的位置，得到的数据为I1（mA）0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2（mA）48040032023214068在图丙所示的坐标纸上以I1为纵坐标，I2为横坐标画出所对应的I1-I2曲线 （4）利用所得曲线求得电源电动势E=_V，内阻r=_（保留两位小数）（5）该电路中电源输出的短路电流Im=_A 【答案与解析】一、选择题 1【答案】ABC 【解析】由闭合电路欧姆定律E=U+Ir知，A、B、C正确，D错误2【答案】C 【解析】A只能测量两组数据求出E、r，偶然误差较大；B中计算E、r平均值虽然能减小误差，但太繁琐；D中分别求I、U的平均值是错误的方法3【答案】A 【解析】由U-I图象知：E=50 V，因坐标原点为（0，20），故I=6 A不是电池组的短路电流，4【答案】CD 【解析】应选内阻大的旧电池，应用内阻大的电压表和内阻小的电流表，故A、B不正确；操作过程中不能使电路短路，作图线时应使各点尽量多地落在直线上，其他点大致均匀分布在直线两侧，故C、D正确5【答案】AB【解析】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，A对电源内阻仅3，较小，B对描绘灯泡伏安特性曲线要求电压从0开始且有足够多的数据，滑动变阻器连成分压式，C错半偏法测电阻电路，要求与表头并联的电阻能够精确读数，D错6【答案】AD 【解析】变阻器要起变阻的作用，必须使接电路的两根导线一根接在下面的接线柱上，另一根接在上面的金属杆的一端上，故图中变阻器起不到变阻的作用，故选A电压表不能直接并联到电源两端，因为开关断开后，电压表仍有示数，故选D二、填空题7【答案】（1）1.5 3 （2）B A 【解析】根据表中数据作U-I图线，即可求得电动势和内阻；大电阻用于粗调，小电阻用于微调8【答案】（1）乙 （2）小 （3）1.5 0.5 【解析】（1）由于电池内阻较小，与电流表内阻差不多，应选图乙可减小误差（2）由于电压表的分流，根据全电路欧姆定律可求得测量值E与真实值E0的关系是（r为电池内阻，rV为电压表内阻，即可得EE0）（3）延长图线，与纵轴交点为电动势E，斜率为内阻9【答案】（1）见解析 （2） 【解析】本题考查实验原理及数据处理（1）实验中，由于电流表具有一定的未知阻值的电阻，所以应将电流表内接电路中最大电流即电流表A的量程为0.5 A，电源内电压最大约为0.51.5 V=0.75 V，路端电压最小为4.5 V0.75 V=3.75 V，而电压表量程为3 V因此须将电阻R置于并联的测量电路外，这样电压表的电压U=4.5 V0.5(1.5+4) V=1.75 V，小于电压表量程所以实验原理图为如图所示（2）由实验原理图可得：E=U1+I1(R+r)，E=U2+I2(R+r)，所以，。10【答案】（1）见解析 （2）【解析】（1）实验步骤及应测的物理量为：a闭合S1，S3接1，测得电压表的读数为U0，电流表的读数为I0设Rg为电压表的内阻，则b闭合S1，S3接2，测得电压表的读数U1，以E表示电池的电动势，I1表示通过电池的电流，则有E=I1r+U1，U1=I1Rg，由式得c闭合S1、S2，S3接2，测得电压表的读数U2，电流表的读数I2，设通过电池的电流为I，则有E=Ir+U2设通过电压表的电流为I2，则有I=I2+I2，U2=I2Rg（2）。11【答案】（1）将S2切换到b （2）1.43（或） 1.2 （3）较小 甲【解析】（1）将S2切换到a时，电压表示数为U1，电阻箱电阻为r，则电路中电流；将S2切换到b时，电压表示数为U2，则电路中电流为，由于I1=I2，解得（2）由闭合电路欧姆定律得：，整理得：，由题图可得，则E1.43 V，将，代入得：R2=1.2（3）由于电压表量程较小，测得数据范围较小，测量误差较大，所以甲同学的做法更恰当些12. 【答案】(1)B (2)750，10mA (3)9.5V，5013. 【答案】B【解析】由闭合电路的欧姆定律公式E=U+Ir得U=EIr，所以在U-I图象中，图线与纵轴交点为电动势，与横轴交点为短路电流直线斜率为电源内阻，故A、C、D错，B正确14【答案】（1）（2）（3）见解析 （4）1.5（1.461.54） 0.3（0.250.35）【解析】（1）如图所示 （2）当R=2.6时，由图乙知，I=0.5 A，点（2，2.6）见下图 （3）见上图，可见是一条倾斜的直线，连线时注意：不能连成折线；为减小误差个别偏离太远的点要舍去 （4）由闭合电路的欧姆定律E=I(R+r)得，故（3）中图线的斜率k表示电池的电动势E的大小，纵轴截距的绝对值表示内阻r 由上图可知：（1.461.54范围内均正确）， r0.3（0.250.35均正确）15. 【答案】（1）见解析 （2）b端 （3）见解析 （4）1.49 0.60 （5）2.5 【解析】（1）连线如图所示 （2）接通开关前应使滑动变阻器接入电路时阻值最大，故应使移动端C移动至b端 （3）如下图所示 （4）由上图知纵轴截距为0.149 mA，故电动势E=100000.149103 V=1.49 V由闭合电路欧姆定律可得内阻 （5）短路电流