12.3 实验：电池电动势和内阻的测量专项测试-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

12.3、实验：电池电动势和内阻的测量一、选择题（共16题）1．如图所示的“测定电池的电动势和内阻”的实物连线图中，有一根线连接的是错误的，这根错误的线是（）A．a B．b C．c D．d2．某同学在实验室利用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内阻。根据实验数据绘出的图像与如乙图所示的图线类似，其中为电阻箱读数，为电压表读数。请根据已学习的电学知识分析出正确的选项（）A．电源的电动势大小为、内阻大小为B．电源的电动势大小为、内阻大小为C．电源的电动势大小为、内阻大小为D．电源的电动势大小为、内阻大小为3．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．＞，＜4．用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻r，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：C(1000Ω，0.1A)，D(20Ω，2A)，应选用的电压表和应选用的变阻器为()A．A、C B．A、D C．B、C D．B、D5．测定电源电动势E和内阻r实验电路如图所示，按图连接好电路，当滑动变阻器的滑片由右端滑到中点的过程中，电流表示数有明显变化，但电压表示数基本不变，只有滑片滑到左端附近时，电压表才有比较明显变化．则以下关于滑动变阻器总阻值R与电源内阻r的关系正确的是A．R比r稍小 B．R比r稍大 C．R比r小很多 D．R比r大很多6．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7．用伏安法测电池1和电池2的电动势E1、E2以及内阻r1和r2。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．E1<E2，r1<r2 B．E1<E2，r1>r2 C．E1>E2，r1>r2 D．E1>E2，r1<r28．采用如图所示的电路，通过改变外电路电阻R，测出多组U、I的数据，作出图像，利用图像可以求解出电源的电动势和内电阻；某同学考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，认为本实验是存在系统误差的；关于该实验的系统误差，下列分析正确的是（）A．滑动变阻器接入电路的阻值越大，系统误差越小B．滑动变阻器接入电路的阻值大小对系统误差没有影响C．电流表的分压作用导致该实验产生系统误差D．电压表的分流作用导致该实验产生系统误差9．如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的U—I图线，以下实验结论正确的是（）A．电池电动势和内电阻的测量值均偏大B．电池内阻的测量值为3.50ΩC．外电路发生短路时的电流为0.40AD．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数I′=0.20A10．用电流表和电压表测定干电池的电动势和内阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻校小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择如图甲所示电路，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错误的是（）A．纵轴截距表示待测干电池的电动势，即E=3.0VB．横轴截距表示短路电流，即I短=0.6AC．根据计算出待测干电池的内阻为1.0ΩD．甲和乙所示测量电路都测不到内阻的真实值11．2020年特斯拉公司发布新型“无极耳”电池，极耳是从正负极引出了的金属导体，电流必须流经极耳才能与外部连接，可以将其视为电池正负极。为了减小体积，电池内部采用类似卷纸结构。传统电池的极耳位于两对角线（如图左所示，卷起后位于电池上下两端），所谓无极耳电池其实有多个极耳（如图右所示，卷起后多个极耳连接在一起构成电极），电池展开后高度与长度之比为1：10；试根据所学内容，分析下列选项可能正确的是（）传统电池无极耳电池A．通过无极耳设计，可以增大电池电动势B．通过无极耳设计，可以增大电源内阻C．通过无极耳设计，电源内阻约为传统电池的D．若工作时流经两种电池电流相等，无极耳电池内部功率更大12．王羽同学在测量电源电动势及内阻的实验中，把实物分别连成如图所示的甲、乙两种电路，然后在同一坐标系中分别作出如图丙所示的两条图线a与b，则下列说法正确的是（

）A．由甲电路所描绘的图线是aB．由乙电路所描绘的图线是bC．由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为3.0ΩD．由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为0.90Ω13．如图甲所示，R为电阻箱(0～99.9Ω)，置于阻值最大位置，为末知电阻．断开，闭合，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I的值，并依据R、I值作出了如图乙所示的图线；断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；保持电阻箱上各旋钮的位置不变，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8A．据以上数据可知(电流表内阻不计)A．电源电动势为3.0VB．电源内阻为2ΩC．R.的阻值为2ΩD．断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大14．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法正确的是A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显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造成电流表过载D．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才会小15．如图是根据某次测定电池的电动势和内阻的实验记录的数据作出的U—I图像，关于这个图像的说法中正确的是()A．纵轴截距表示待测电池的电动势，即E=1.5VB．横轴截距表示短路电流，即I0=0.5AC．根据，计算出待测电池内阻为3ΩD．根据，计算出待测电池内阻为1Ω16．在测量电源电动势和内阻的实验中，为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，还需要用到一些其它的实验器材，下面给出的四组实验器材中，能完成实验目的有哪几组（）A．一个电流表和一个电阻箱B．一个电压表和一个电阻箱C．一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器D．一个电流表和一个滑动变阻器二、填空题17．如图（甲）是“测定电源电动势和内阻”实验的电路图，根据实验测得的几组I、U数据作出U﹣I图像如图（乙）所示，由图像可确定：该电源的电动势为V，电源的内电阻为Ω（计算结果保留两位有效数字）．18．用如图所示电路，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：a．电流表(量程0.6A．3A)；b．电压表(量程3V、15V)；c．滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流2A)；d．滑动变阻器(阻值范围0～100Ω、额定电流1A)．(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_____V，R应选择阻值范围是______Ω的滑动变阻器．(2)图是本实验电路原理图，右边的实物图（图）连接是否正确：_____（选对或错）．19．虚线方框内是由电阻、电源组成的线性网络电路，为了研究它的输出特性，将电流表、电压表、滑动变阻器按图示的方式连接在它的输出端A、B之间．实验时根据记录的多组电流表示数I、电压表示数U，画出了如图所示的U—I图线．若将方框内的电路等效成电动势为E、内电阻为r的电源，则(1)可从图线上求出电源的电动势__V，内电阻r＝__．(2)在滑动变阻器滑片移动过程中，滑动变阻器的最大功率是__W（已知滑动变阻器的全值电阻较大，且不考虑电表内阻的影响）20．有一电动势E约为12V，内阻r在20~50Ω范围内的电源，其允许的最大电流为100mA。为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，图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0~999Ω；R0为保护电阻。（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验应选用__________。A．400Ω，1.0W

B．100Ω，1.0WC．50Ω，1.0W

D．10Ω，2.5W（2）该同学按照图甲所示的电路图，连接实验电路，接好电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，以为横坐标，以纵坐标，代入数据可画出如图乙所示图像，对应的函数方程式为_________________（用所给物理量的字母表示）。（3）图像中若用b表示图线与纵轴的截距，用k表示斜率。则E=____________，r=____________。三、综合题21．图（a）所示电路中，定值电阻，R为电阻箱，为单刀双掷开关．闭合，将切换到“a”，调节电阻箱，读出其阻值为，记录电压传感器测得的数据为，然后保持电阻箱阻值不变，将切换到“b”，记录电压传感器示数为．（1）试写出电阻的表达式．（2）若求得电阻，将切换到“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（b）所示的图线．求电源电动势E和内阻r．22．某实验小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响，实验器材如图所示，测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流经电源的电流I，依据公式利用测量数据作出U-I图像，得出E和r．（1）将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路（2）实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图像如图中（a）（b）（c）（d）所示，由此可知，在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势______（选填“增大”、“减小”或“不变”），电池内阻_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）（3）对图线c，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P=_________mW．23．如图所示的电路中，定值电阻R0＝3Ω，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Rx＝2.5Ω，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.参考答案：1．C【详解】图中c导线的下端不应该与电源的负极相连，而应该连接到电键的右端，这样电键就能控制整个电路了故选C。2．B【详解】根据闭合电路欧姆定律可得整理得由题图乙可知解得故选B。3．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。4．B【详解】电池的电动势约为1.5V，故电压表应选用的量程为0-2V即可；为了调节方便并能减小误差，故变阻器应选用20Ω的即可，故选B。5．D【详解】由题意知当滑动变阻器的滑片由右端滑到中点的过程中，电流表示数有明显变化，但电压表示数基本不变，只有滑片滑到左端附近时，电压表才有比较明显变化，所以R比r大很多，故选D.6．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。7．A【详解】根据闭合电路的欧姆定律有E=U+Ir整理后有U=-Ir+E则U—I图线斜率的绝对值代表内阻的大小，纵截距代表电源的电动势，所以有E2>E1，r2>r1故选A。8．D【详解】AB．本实验中的误差来自于电压表的分流作用，滑动变阻器接入电路部分的阻值越大，则电压表分流越大，误差越大，故A、B错误；C．电流表采用的是内接法，其内阻不会对测量带来影响，故不产生系统误差，C错误；D．由于电压表的分流作用使电流测量值偏小，从而产生系统误差，故D正确。故选D。9．D【详解】AB．由图像可知，电动势测量值电源内阻由图甲所示电路图可知，相对于电源来说，电流表采用了外接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流；实验误差来源于电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为电源电动势与内阻测量值都小于真实值，A错误，B错误；C．外电路发生短路时的电流为故C错误；D．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数I′==0.20A故D正确。故选D。10．B【详解】A．纵轴截距的坐标为，所以纵轴截距表示待测干电池的电动势，即E=3.0V，故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，故B错误；C．U－I图像的斜率的绝对值表示干电池的内阻，故故C正确；D．甲测量电路所测内阻偏小，乙测量电路所测内阻偏大，故D正确。故选B。11．C【详解】A．根据题意，无极耳电池的意思是有多个极耳，所以电池的电动势并没有发生变化，A错误；BC．根据电阻定律可知，传统电池的导体长度是图中的长边，横截面积是材料的厚度，而采用多个极耳的无极耳电池（上图右图），导体长度是材料的宽度，横截面积与传统电池相同，所以无极耳电池的内阻仅有传统的，B错误，C正确；D．在电流相同时，内阻小时内部功率小，D错误。故选C。12．D【详解】AB．甲图的电压表测量电源的路端电压，则其U—I图像的斜率绝对值表示电源内阻和电压表内阻并联之后的阻值，而乙图中U—I图像的斜率绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和，所以乙图对应的图像斜率绝对值大些，故由甲电路所描绘的图线是b，由乙电路所描绘的图线是a，AB错误；CD．电源的U—I图像与纵轴的交点坐标值是电源的电动势，图像斜率的绝对值是电源的内阻，则由a图线测得电源电动势约为1.50V，内阻约为r=Ω=1Ω由b图线测得电源电动势约为1.45V，内阻约为r=Ω=0.9ΩC错误，D正确。故选D。13．D【详解】AB.根据，解得，图线的斜率与电源的电动势相等，故，纵轴截距表示内阻，所以内阻，故AB错误．C.断开，闭合，当R调至某一位置时，电流表的示数=1.0A；有，代入数据解得：，断开，闭合，此时电流表的示数为=0.8A,则有：，解得，故C错误．D.由于与电源内阻相等，又知当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，当外电阻大于内阻时，随着外电阻的减小，电源输出功率增大，断开，接通时，随着R的减小，电源输出功率一直增大，故D正确．14．AC【详解】A．旧电池的内阻较大，由U=E-Ir可知，应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显，故A正确；B．实验所用电池内阻很小，相对于电源来说应采用电流表外接法，电流表外接法的误差来源是电压表的分流，电压表内阻越大，实验误差越小，应选择内阻大的电压表进行实验，故B错误；C．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载，防止损坏电流表，故C正确；D．如果电源电动势较小，实验时滑动变阻器阻值不宜太大，滑动变阻器阻值太大，电路电流太小，电流表读数误差较大甚至不能读数，并且调节电流时非常困难，故D错误。故选AC。15．AD【详解】根据闭合电路欧姆定律有，由此可知，电源U—I图像中纵截距即电源电动势、斜率的绝对值为电源内阻，故可知：，故AD正确、C错误；因图像中纵轴并不是从零开始，所以横轴截距并不等于短路电流，故B错误。故选AD。16．ABC【详解】A．用一个电流表和一个电阻箱，可以测出两组数据，由闭合电路欧姆定律可得两式联立可得故A正确；B．用一个电压表和一个电阻箱，可以测出两组数据，由闭合电路欧姆定律可得联立可得故B正确；C．用一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器，可以测出两组数据，由闭合电路欧姆定律可得联立可得故C正确；D．用一个电流表和一个滑动变阻器测量，因不知外电阻大小，无法根据闭合电路欧定律列式求解，故D错误。故选ABC。17．1.40（1.39或1.41）

0.57（0.55～0.59都得分）【详解】由图乙所示电源U﹣I图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.40，则电源电动势：E=1.40V，电源内阻：．18．

0～3

0～10

对【详解】试题分析：（1）由于一节干电池的电压约为1.5V，故选择的电压表量程为0～3V；干电池的内阻较小，故变阻器的阻