高考物理总复习巩固练习 电学实验 测定电池的电动势和内阻

【巩固练习】一、选择题1、如图所示，直线A为电源的路端电压U与电流I关系的图象，直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图象，用该电源与电阻R组成闭合电路，电源的输出功率和电源的效率分别为（）A. 4 W，33% B. 2 W，33%C. 2 W，67% D. 4 W，67%2、如图所示，直线A和B分别为电源a、b的路端电压和电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为和，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为、，则（ ）A、， B、， C、， D、， 3、在用电流表和电压表分别测定三个电池的电动势和内电阻的实验中，根据实验数据得到如图所示的U-I图像，下列判断正确的是（ ）。 A. B. C. D. 4、如图所示为测电源电动势和内电阻时，依据测量数据做出的路端电压与电流的关系图线，图中DC平行于横坐标轴，DE平行于纵坐标轴，由图可知（ ）A比值表示外电路电阻B比值表示电源内电阻C比值表示电源电动势D矩形的面积表示电源的输出功率 5、用如图所示电路（R1、R2为标准定值电阻）测量电源的电动势和内电阻时，如果偶然误差可忽略不计，则下列说法中正确的是_（填字母序号）电动势的测量值等于真实值内电阻的测量值大于真实值测量误差产生的原因是电流表具有内阻测量误差产生的原因是测量次数太少，不能用图象法求和6、在如图所示的U-I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（） A. R的阻值为1.5B. 电源电动势为3V，内阻为0.5C电源的输出功率为3.0W D. 电阻R消耗的功率为1.5W.7、如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象，直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图象。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么（ ）A. R接到a电源上，电源的效率较高B. R接到b电源上，电源的输出功率较大C. R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D. R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高二、填空题1、（2014 北京卷）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻要求尽量减小实验误差(1)应该选择的实验电路是图1中的_(选填“甲”或“乙”) (2)现有电流表(00.6 A) 、开关和导线若干，以及以下器材：A. 电压表(015 V)B. 电压表(03 V)C. 滑动变阻器(050 )D. 滑动变阻器(0500 )实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_(选填相应器材前的字母)(3) 某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线.序号123456电压U(V)1.451.401.301.251.201.10电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480 (4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E_V，内电阻r_.(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化图3的各示意图中正确反映PU关系的是_2、（2014 安徽卷）其同学为了测量一个量程为3 V的电压表的内阻，进行了如下实验(1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得出电压表的内阻为3.00103 ，此时电压表的指针也偏转了已知多用表欧姆档表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5 V，则电压表的示数应为_V(结果保留两位有效数字) (2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图2所示的电路图， 实验步骤如下：A断开开关S，按图2连接好电路；B把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；C将电阻箱R0的阻值调到零；D闭合开关S；E移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3 V位置；F保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5 V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；G断开开关S.实验中可供选择的实验器材有：a待测电压表b滑动变阻器：最大阻值2000 c滑动变阻器：最大阻值10 d电阻箱：最大阻值9999.9 ，阻值最小改变量为0.1 e电阻箱：最大阻值999.9 ，阻值最小改变量为0.1 f电池组：电动势约6 V，内阻可忽略g开关，导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用_(填“b”或“c”)，电阻箱中选用_(填“d ”或“e”)电压表内阻RV的测量值和真实值相比，_ (填“”或“”)；若RV越大，则越_(填“大”或“小”)3、如图甲所示的电路可测出电压表的内阻，电源内阻可以忽略，为电阻箱，当R取不同值时，电压表分别有一示数。若多次改变电阻箱的阻值，测得多个对应的电压值，最后作出的图象如图乙所示，则电压表的内阻 ，电源电动势是 。4、某同学用一只电压表和一只电阻箱测量一个电池组的电动势和内阻，电路如图（1）所示。通过多次测量的数据，以为纵坐标，以为横坐标，图象如图（2）所示。则他所测电源的电动势为 V，内阻为 。5、如图所示为用伏安法测定一节干电池的电动势和内电阻的实验备用的器材图.器材规格如下：待测干电池一节 伏特表（量程0315伏，内阻10K）安培表（量程00.6A，内阻1） 滑动变阻器（阻值范围015）电键、导线若干（1）请在下面的虚线框内画出实验电路图.（2）用实线代替导线把它们连成实验电路，注意电表要选用适当的量程.（3）一位同学记录的6组数据见表，试根据这些数据在图中画出UI图线.I/A0.100.150.250.370.400.50U/V1.381.341.251.151.201.05（4）根据图线求出:电池的电动势E = _ ；内阻 r =_。6、用如图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：VAESRR0a. 电流表（量程0.6A、3A）；b. 电压表（量程3V、15V）c. 定值电阻（阻值1、额定功率5W）d. 定值电阻（阻值10，额定功率10W）e. 滑动变阻器（阴值范围0-10、额定电流2A）f. 滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0应选择 的定值电阻，R应选择阻值范围是 的滑动变阻器。（2）引起该实验系统误差的主要原因是 。三、解答题1、（2015 四川卷）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表A1（量程030mA）；电流表A2（量程0100mA）；电压表V（量程06V）；滑动变阻器R1（阻值05）；滑动变阻器R2（阻值0300）；开关S一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：设计如图1所示的电路图，正确连接电路。 将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图4所示的图线。断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复的步骤，得到另一条U-I图线，图线与横轴I的交点坐标为（I0，0），与纵轴U的交点坐标为（0，U0）。回答下列问题：电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 ； 由图2的图线，得电源内阻r ； 用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx ，代入数值可得Rx；若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ，电压表示数变化范围 。（选填“相同”或“不同”） 2、在做测量电源的电动势和内电阻实验时，提供的实验器材是：待测电源一个，已知内阻为 RV的电压表一个（量程大于电源的电动势），电阻箱一个，电键一个，导线若干。（1）画出实验电路图。（2）为使测量的更加准确，多次改变电阻箱的阻值R，测出电压表的相应示数U，以 1/U为纵坐标，画出1/U与R的关系图线，该图线为一条直线，如图所示。由图线可得到直线在纵轴的截距为m，直线的斜率为k，则电源电动势E和电源内电阻r分别为多少？3、图1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. 按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线。在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至 （填“端”、“中央”或“ 端”）。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和。多次改变滑动端c的位置，得到的数据为w在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1I2曲线。利用所得曲线求的电源的电动势E= V，内阻r= （保留两位小数）该电路中电源输出的短路电流Im= A。4、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，某同学涉及了如图所示的实物电路。（1）试验时，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，绘出的图像是一条直线。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）。5、如图（1）所示电路中，定值电阻R010，R为电阻箱，S2为单刀双掷开关闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其阻值为R1，记录电压传感器测得的数据为U1，然后保持电阻箱阻值不变，将S2切换到b，记录电压传感器示数为U2.（1）试写出电阻 Rx的表达式 （2）若求得电阻Rx2.5，将S2切换到a，多次调节电阻箱，（读出多组电阻箱阻值R和记录对应的电压传感器数据U，对测得的数据进行处理，绘出如图所示的图线求电源电动势E 和内阻 r。【答案与解析】一、选择题1、D解析：RU/I=1 ，r=U/I=0.5 ，P=UI=4 W，=I2R/I2(R+r)=67%。2、B解析：由图像知，短路电流相等。，则由 ， ，所以。3、AD解析：比较在纵轴上的截距，截距大的电动势大，可知，A对B错。a、b电动势相等，由知，短路电流大的内阻小，则。a、c短路电流相等，可知，所以，D对，故选AD。4、ABD 解析：比值表示路端电压U与电流I的比值，等于外电路电阻，A对；比值表示图线的的斜率，由得，图线的斜率表示电源的内阻，B对；OA表示电动势，C错；矩形OCDE的面积等于路端电压U与电流I的乘积，等于电源的输出功率，D对。5、ABC解析：两次应用闭合电路的欧姆定律，解得 从计算式里可以看出电流表的内阻的影响在电源的内阻里面，所以对电动势没有影响，则电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值偏大，A对B对；当然C对；系统误差总是存在的，D错，故选ABC。6、AD解析：A、由图象可知，外电阻，故A正确；B、由图象可知，电源电动势E=3.0V，短路电流I短=2.0A，电源内阻，故B错误；C、由两图象的交点坐标，可得电源的路端电压为1.5V，干路电流为1.0A，电源的输出功率为P=UI=1.51.0W=1.5W，故C错误；D、由两图象的交点坐标，可得电阻两端的电压为1.5V，流过电阻的电流为1.0A，电阻消耗的功率为P=UI=1.51.0W=1.5W，故D正确。故选AD7、C解析：电源的输出功率P=UI，由图像知，R接到a电源上电源的输出功率较大，BD错误；电源效率，a电源的内阻较大，所以R接到a电源上，效率较低，C对A错，故选C。二、填空题1、【答案】(1) 甲(2)BC (3)略 (4)1.50 (1.491.51)0.83 (0.810.85) (5)C【解析】第(1)问考查电流表的内外接法；第(2)问考查仪器的选择；第(3)问考查作图，数据处理；第(4)问考查图像；第(5)问考查输出功率(1)根据U = EIr测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I ，电压表和电流表内阻影响会造成实验误差电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，因此应选择甲电路(3)略(4)根据UI图像，电源的电动势等于纵轴的截距，内阻为斜率的绝对值(5)电源输出功率，PU 图像为开口向下的二次函数，应选 C.2、【答案】 (1)1.0 V (2)c d 小 【解析】本题考查多用电表的欧姆档的原理、电路与使用方法等知识点，考查对半偏法测电压表内阻实验的理解能力、仪器选择能力与系统误差的分析能力(1)已知电压表的内阻RV3.0103 ，由于欧姆表的内阻等于中值电阻，所以欧姆表的内阻r1.5103 ，根据分压关系可得电压表示数为1.0 V.(2)根据分压电路的滑动变阻器的阻值小，测量支路的电阻变化对其所分得的电压影响小，因此滑动变阻器选择c，由于电压表的内阻约为3.0103 ，故电阻箱选择d. 由于电阻箱串联接入测量支路，测量支路电阻增加，造成测量支路的电压大于3.0 V，电阻箱两端的电压大于1.5 V，因此。RV越大，测量支路电阻越大，测量支路的电压越接近3.0 V，电阻箱的电压越接近1.5 V，因此越接近，相对误差越小。3、5k，5V。解析：由，得，当时，；当时，。4、，。解析：直线方程为： 截距 ，则电源电动势为，斜率：，根据图像计算斜率 ，则内阻为 。本题考查测电阻、电动势原理的深刻理解、用图象处理数据的能力。是教材中“测电源电动势和内阻”的变形。5、见解析。解析：（1）电路图如图。（2） 实物连线如图。（3）图象（略）。（4） 电动势E =1.481.52V（在该范围内均给分），内阻 r =0.801.20（在该范围内均给分）。6、（1）3，0.6，1，010。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。解析：由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧姆左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测E真，r测r真。三、解答题1、【答案】A2 R2 25 r 相同 不同【解析】根据题设条件中电池的电动势约为6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，可估算出电路中的电流为数十毫安，因此电流表应选用A2，为了电路正常工作，以及方便调节，多测几组数据，滑动变阻器应选用R2。根据图1电路结构可知，电压表测量了电路的路端电压，电流表测量了电路的总电流，因此图2中，图线斜率绝对值即为电源的内阻，有：r|k|25。当改接电路后，将待测电阻与电源视为整体，即为一“等效电源”，此时图线的斜率为等效电源的内阻，因此有：rrRx|k|，解得：Rxr若电表为理想电表，Rx接在B、C之