2022人教版高中物理必修第三册练习题-实验：电池电动势和内阻的测量

2022人教版高中物理必修第三册

3实验:电池电动势和内阻的测量

基础过关练

题组一实验原理与实验操作

1.（2021江苏苏州高三上期中）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值凡。

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Ai（量程0mA）;

电流表Az（量程0、00mA）;

电压表V（量程0石V）;

滑动变阻器泥（阻值0名。）；

滑动变阻器后（阻值0/）0。）；

开关S一个,导线若干条。

某同学的实验过程如下：

①设计如图甲所示的电路图，正确连接电路。

②将A的阻值调到最大，闭合开关,逐次调小A的阻值,测出多组〃和/的值,并

记录。以〃为纵轴，/为横轴,得到如图乙所示的图线。

③断开开关，将尼改接在反。之间,4与〃直接相连,其他部分保持不变。重复

②中的步骤，得到另一条小/图线，图线与横轴/的交点坐标为（入0）,与纵轴U

的交点坐标为（0,⑷。

Ii

TJ----14

----®---B

£.rS

甲

UN

乙

回答下列问题：

(1)电流表应选用,滑动变阻器应选用O

(2)由图乙中的图线,得电源内阻尸。o

⑶用I。、4和r表示待测电阻的表达式兄=，代入数值可得兄。

⑷若电表为理想电表，兄接在反。之间与接在尔方之间，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o(均选填“相同”或“不同”)

2.(2020湖南师大附中月考)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，备有下列

器材:

A.待测的干电池一节

B.电流表4(量程0飞mA,内阻凡产10Q)

C电流表A(量程0».6A内阻尼2=0.1Q)

D.滑动变阻器发(02)Q,1.0A)

E.电阻箱位(0^99.9Q)

F.开关和若干导线

⑴某同学发现上述器材中没有电压表，他想利用其中的一个电流表和电阻箱改

装成一块电压表，其量程为。飞V,并设计了图甲所示的a、b两个参考实验电路

（虚线框内为改装电压表的电路），其中合理的是（选填"a”或"b”）电路,

此时发的阻值应取◎o

⑵图乙为该同学根据合理电路所绘出的/「右图像」为电流表A的示数，办为电

流表A?的示数），根据该图线可得被测电池的电动势后V,内阻片

Q。

乙

3.（2020湖北襄阳四中模拟）图甲是利用两个电流表&和A2测量干电池电动势总

和内阻r的电路原理图。图中S为开关,〃为滑动变阻器,定值电阻用和Ai内阻

之和为10000。（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多），A?为理想电流表。

甲

R4

⑴按电路原理图在图乙虚线框内各元件之间画出连线。

⑵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”或央端”)。

(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A,和A2的示

数以和人。多次改变滑动端。的位置,得到的数据如下：

/i/mA0.1200.1250.1300.1350.1400.145

A/inA48040032023214068

在图丙所示的坐标纸上以上为纵坐标、心为横坐标画出对应的/「心图线。

(4)利用所得图线求得电源的电动势后V,内阻尸Q。(均保留

两位小数)

题组二数据处理与误差分析

4.在用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表

和电压表的内电阻分别为0.1。和1kQ,如图1为所需的器材。

0.10.30.50.70.9//A

（1）请完成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑片在左端

时其接入电路的电阻值最大。

（2）一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据在图2中画出出/图线,根

据图线求出电池的电动势方V,内阻尸Q0

⑶上述实验的测量结果/测4（选填或“="）0

5.某同学通过查找资料自己动手制作了一个水果电池（电动势约为4.5V,内阻约

为1.5。），现要测量这个电池的电动势£和内阻入他从实验室借到一个开关、

一个滑动变阻器（最大阻值为12。）、一只电压表（量程为。飞V,内阻约为15

k。）、一只电流表（量程为07）.6A,内阻约为2。）、一个定值电阻尼=5。和

若干导线。

③—

甲

UN

5.0

4.0

3.0

2.0二二二三

|O'....................—-------►

・00.200.400.60//A

乙

⑴该同学利用上述器材设计了如图甲所示的实验电路，开关闭合前滑动变阻器

接入电路的阻值应调到（选填“最大”或“最小”）0

⑵断开开关S,调节滑动变阻器接入电路的阻值,再闭合开关S,读取并记录电压

表的示数及电流表的示数。改变滑动变阻器滑片的位置，多次重复上述操作,可

得到多组电压值〃及电流值I,并以〃为纵坐标，以/为横坐标,画出心/的关系

图线（该图线为一直线），如图乙所示。由图线可求得电池的电动势后V,

内阻尸（结果保留两位有效数字）

⑶利用该实验电路测出的电动势£测和内阻r测与真实值夕真和r真相比,理论上E

测£真,八则r真。（选填“〈”或“="）引起该实验系统误差

的主要原因是。

能力提升练

题组一实验原理与器材选择

1.（2020湖北黄冈中学高二期中，"）为了测量一节干电池的电动势和内电阻，某

实验小组设计了如图甲所示的电路,实验室准备了下列器材供选用：

A.待测干电池一节

B.直流电流表人（量程07）.6A,内阻约为0.1Q）

C.直流电流表Az（量程0%A,内阻约为0.02Q）

D.直流电压表片（量程0飞V,内阻约为5kQ）

E.直流电压表Vz（量程015V,内阻约为25kQ）

F.滑动变阻器发（0~15。，允许最大电流为1A）

G.滑动变阻器品（0~1000。，允许最大电流为2A）

H.开关

I.导线若干

——©—

Li_

r.r

（1）实验中电压表应选用;电流表应选用;滑动变阻器应选

用。（填仪器前的字母代号）

⑵实验小组在进行实验时,开始滑片尸在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断

路,合上开关S后发现滑片刀向左滑过一段距离X后电流表才有读数,于是该组

同学分别作出了电压表读数〃与X、电流表读数/与x的关系图像,如图乙所示,

则根据图像可知，电池的电动势为V,内阻为Q

2.（2020安徽皖北名校联考,北，）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势

和内阻。要求尽量减小实验误差。

⑴应该选择的实验电路是图1中的________（选填“甲”或“乙”）。

m乙

图1

⑵现有电流表(0》6A)、开关和导线若干，以及以下器材:

A.电压表(0V)B.电压表(0"3V)

C.滑动变阻器(0与0Q)D.滑动变阻器(0,00Q)

实验中电压表应选用;滑动变阻器应选用o(填相应器材前的

字母)

⑶某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2上,

请标出余下一组数据的对应点，并画出人/图线。

序号123456

电压UZ1.451.401.301.251.201.10

电流IA0.0600.1200.2400.2600.3600.480

图2

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势后V,内电阻尸

Qo

⑸实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数〃及干电池的输出功率P

都会发生变化。下列示意图中正确反映a〃关系的是

题组二数据处理与误差分析

3.(2020陕西西工大附中高二期中,")某同学用下列器材测电源的电动势和内

阻:待测电源双电动势约为3V,内阻约为2.5。)；电流表A(量程为0b6A,内

阻约为0.5。)；电阻箱以最大阻值为99.9。)；开关$,导线若干。

(1)在虚线框中画出实验电路图。该同学根据正确的电路图，正确连接电路,规范

操作。

⑵第一次测量:调节电阻箱R,示数为A时,读取电流表示数上,示数为尼时,读

取电流表示数720则电源电动势的计算式斤，内阻的计算式

(3)第二次测量:调节电阻箱户的阻值，记录多组电流表的读数/和电阻箱的对应

读数R,以;为纵坐标,A为横坐标,根据测量数据作出如图所示的卜发图线,则电源

电动势E=V,内阻尸Qo

(4)关于该实验,下列说法正确的是。

A.由于电流表有内阻,会使电源内阻的测量值存在系统误差

B.由于电流表有内阻,会使电源电动势的测量值存在系统误差

C.第二次测量中的数据处理方式可以减小偶然误差

D.第一次测量中,若测有三组数据,则可求得电源电动势少和内阻r及电流表内

阻吊

4.（2020四省名校高三联考,#，）某同学用如图甲所示电路测定电源的电动势和

内阻，定值电阻尼=2Qo

乙

⑴根据图甲所示电路，将图乙所示的实物图连接补充完整。

（2）某同学在实验过程中，测出当电压表%的读数〃勺.80V时，电压表V2的读数

UK60Vo改变滑动变阻器滑片的位置，电压表V,的读数〃'=2.40V时，电压表

V2的读数为小'=2.00V,则电源电动势后V,内阻尸Qo（结果

均保留三位有效数字）

（3）本实验电路设计存在系统误差。为了减小系统误差,下列说法正确的是

（填正确答案标号）。

A.对于电压表V„应选用内阻更小的

B.对于电压表Vb应选用内阻更大的

C.对于电压表V2,应选用内阻更小的

D.对于电压表V2,应选用内阻更大的

题组三实验创新与改进

5.（2020湖北八市高三联考,北，）某学习小组利用图甲所示的电路测量电源的电

动势及内阻，同时测量电压表％、V2的内阻（由电流计改装,所用量程的内阻较

小）。可使用的器材有：电流表A、A2、A3,开关S,滑动变阻器用、色若干导线。

⑴按照原理图甲将图乙中的实物连线补充完整。

乙

⑵完成电路连接后，进行如下实验:

，・闭合开关S,通过反复调节滑动变阻器R、私使电流表A3的示数为0,此时电

流表A、A2的示数分别为104.1mA和81.5mA,电压表/、V2的示数分别为1.60

V和1.03Vo

左.再次调节发、限使电流表A：的示数再次为0,此时电流表A、A2的示数分别

为167.7mA和46.4mA,电压表V1、V2的示数分别为0.91V和1.66V。

完成下列填空：

①实验中，调节滑动变阻器《、瓜当电流表A：,示数为0时，电路中方点与。点的

电势。（填“相等”或“不相等”）

②根据以上实验数据可得，电源的电动势斤V,内阻尸Qo（均

保留一位小数）

③根据以上实验数据可得，电压表片的内阻为。，电压表V2的内阻为

Q。（均保留一位小数）

④电流表&、A2的内阻对电源的电动势和内阻的测量________影响。（填“有”

或“无”）

答案全解全析

3实验：电池电动势和内阻的测量

基础过关练

1.答案⑴A?R(2)25⑶约r⑷相同不同

解析⑴由电路图可以看此滑动变阻器采用限流式接法，故滑动变阻器应选展;

根据题意，电池内阻和待测电阻阻值均为数十欧,又知电池的电动势约为6V,由

欧姆定律可知电路电流为数十毫安，电流表4量程太小，故电流表选用A2O

(2)由闭合电路欧姆定律可知后出Zr,即小/图线的斜率的绝对值表

示电池的内阻，从小/图线可以得出片25Qo

(3)将此改接在B、。之间后，由闭合电路欧姆定律有后出/(发+r),即l^E-

/(七+r),可知笠兄+r,则吟f

⑷滑动变阻器接入电路的阻值变化相同时一，电流表示数变化范围相同，电压

表测的是不同电阻两端的电压,所以示数变化范围不同。

2.答案(l)b990

(2)1.48(1.471.49均可)0.84(0.827).87均可)

解析(l)Ai的量程太小，只能用A?测电路电流,故实验电路选b;用川与曲串联

改装成电压表，石==-4尸990Qo

/gi

(2)由佐氏72r及Fh(%+兆)可得1000/尸斤为百再结合图像可知，E=l.48

V,r=0.84Qo

3.答案(1)见解析图

⑵b端

⑶见解析图

(4)1.49(1.481.50均可)0.60(0.557).65均可)

解析（1）如图所示。

⑵实验前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大，因此应使滑动端。移到b

端。

⑶如图所示:

（4）由图线结合后石+扁）求解后和八

4.答案（1）实物图见解析（2）出/图线见解析1.460.75（3）＜

解析（1）根据要求，变阻器的滑片滑至最左端时,其接入电路的电阻值最大；电

源的内阻是比较小的，为了减小误差，电流表采用相对于电源的外接法,按以上要

求连接实物图，如图所示。

⑵根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，作图如图所示:

UN

100.10.30.50.70.9//A

在小/图像中图线与纵轴交点的纵坐标等于电源的电动势，由图可以读出电

源的电动势为1.46V,图线的斜率大小等于电源的内阻，所以电源的内阻为

(3)电流表采用相对于电源的外接法，由于电压表的分流作用，使所测电源电

动势小于电动势真实值，内阻测量值小于真实值，即E水EM

5.答案(1)最大(2)4.30.79(3)<<电压表的分流

解析(1)闭合开关之前,为保证电路的安全,滑动变阻器接入电路的阻值应调到

最大。

(2)在出/图像中，图线与纵轴交点的纵坐标表示电池的电动势,读数为4.3

V;电压为1.0V时，电流约为0.57A/年朗=甘分0=5.79。，所以，内电

阻尸0.79Qo

(3)比较实验测出的电动势月测和内阻r测与真实值入和人之间的关系,就

要从电路的结构进行分析:在图甲电路中，从电源流出的电流，分别流向电流表支

路和电压表支路,流经电流表支路的电流不是全部的电流,常用的方法是把该电

路等效成如图乙所示的电路,很明显,根据公式r等效=当计算出的结果是等效电

△/

源中的r',d是而与r串联再与A并联后的电阻，因此二要小于广曲,即内电阻

的测量值小于真实值；同样的原因,r分担的电压也会偏小，导致电动势的测量值

也偏小。

能力提升练

1.答案⑴DBF(2)1.50.5

解析(1)一节干电池的电动势约为L5V,结合图乙中给出的数据，电压表选％,

电路中电流较小，电流表选A„为方便实验操作,滑动变阻器选总阻值较小的R\0

(2)根据图乙中两图对应的x值相等时的电压和电流可以知道：

当/=0.2A时，〃=1.4V

当Z=0.4A时，小=1.3V

根据U=E-Ir,解得后1.5V,2-0.5。。

易错警示

(1)选择实验器材时要本着安全、可行、精确、方便的原则。

(2)图像中若纵轴和横轴都从零开始,会造成图线过于水平，求内阻时误差较

大。为减小实验误差,画出/图像时纵轴可不从零开始。

2.答案⑴甲(2)BC(3)如图所示(4)1.50(1.49151均可)

0.83(0.81b85均可)(5)C

解析(1)干电池内阻相对一般电流表内阻而言较小，为减小电流表分压带来的

系统误差，电流表应采用相对电源的外接法，故应选甲。

(2)干电池电动势约为1.5V,电压表选B可减小读数误差，为方便实验操作

滑动变阻器应选Co

(3)作图时应使尽量多的点在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧，误

差较大的点舍去。

(4)由建股Zr可知图像上纵轴的截距后1.50V,斜率的绝对值83Q。

⑸输出功率R(U-"+3,R〃图线应为开口向下的抛物线,C正确。

r\2/4r

3.答案(1)如图所示⑵地生爱二遇】(3)33(4)AC

/A11-12

——

解析(1)本实验所给电表只有一个电流表,另外还提供一个电阻箱,可知应该采

用电流表与电阻箱串联的方式进行测量,通过改变电阻箱阻值来改变电流,再计

算电源的电动势和内阻。

(2)由闭合电路欧姆定律可得:斤/(广而，将人和R、、人和兄分别代入联立求

解可得电源的电动势后吗竽士内阻片警瞥。

12-111厂12

(3)由后/(广面，变形可得上/+5故非图像的斜率是也可得电源的电动势

为3Vo由题图可得，当庐0时,11A