选修3-1第二章第9节实验：测定电源的电动势和内阻实验归纳同步练习(1)

高二物理人教新课标版选修3-1 第二章 第9节 实验：测定电源的电动势和内阻同步练习（答题时间：45分钟）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. 一只电流表和一个滑动变阻器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r I U E 11+=和r I U E 22+=求出E 和rB. 多测几组I 、U 的数据，求出几组E 、r 的值，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 、rD. 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50VB. 电源的电动势为30VC. 电源的内阻为Ω325 D. 电源的短路电流为6A4. 用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，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5. 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0~0.6A ，内阻约为0.1Ω；电压表○V 的量程为0~3V ，内阻约为6k Ω；○G 为小量程电流表；电源电动势约为3V ，内阻较小，则下列电路中正确的是（ ）6. 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＝_______Ω。

（2）现有滑动变阻器：A（10Ω1A），B（500Ω0.5A），C（500Ω0.1A）。

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”）7. （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_______Ω。

8. 测量电源的电动势E和内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。

器材：量程3V的理想电压表V ，量程0.5A 的电流表A （具有一定内阻），定值电阻R ＝4Ω，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I 1时，电压表读数为U 1；当电流表读数为I 2时，电压表读数为U 2，则可以求出E ＝_______，r ＝_______。

（用I 1，I 2，U 1，U 2及R 表示）9. 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○A 是电流表，其内阻并不是很小，○V 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S 1、S 2、S 3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 ＝_____________。

10. 甲同学设计了如图（a ）所示的电路测电源电动势E 及电阻R 1和R 2的阻值。

实验器材有：待测电源E （不计内阻），待测电阻R 1，待测电阻R 2，电压表V （量程为1.5V ，内阻很大），电阻箱R （0~99.99Ω），单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干。

（1）先测电阻R 1的阻值。

请将甲同学的操作补充完整：闭合S 1，将S 2切换到a ，调节电阻箱，读出其示数r 和对应的电压表示数U 1；保持电阻箱示数不变，_________，读出电压表的示数U 2，则电阻R 1的表达式为R 1＝_______。

（2）甲同学已经测得电阻R 1＝4.8Ω，继续测电源电动势E 和电阻R 2的阻值。

该同学的做法是：闭合S 1，将S 2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 ，由测得的数据，绘出了如图（b ）所示的R1U 1-图线，则电源电动势E ＝_____V ，电阻R 2＝_______Ω。

（3）利用甲同学设计的电路和测得的电阻R 1，乙同学测电源电动势E 和电阻R 2的阻12电压表示数U ，由测得的数据，绘出了相应的1R R 1U 1+-图线，根据图线得到电源电动势E 和电阻R 2，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。

1. ABC 解析：由闭合电路欧姆定律Ir U E +=知，A 、B 、C 正确，D 错误。

2. 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. A 解析：由U －I 图象知：E ＝50V ，因坐标原点为（0，20），故I ＝6A 不是电池组的短路电流，Ω=Ω-=∆∆=562050I U r 。

4. 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，其他点大致均衡分布在直线两侧，故C 、D 正确。

5. 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3Ω，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. （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。

7. （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E 0的关系是V 0r r 1E E +=（r为电池内阻，V r 为电压表内阻，即可得E 0E <）。

（3）延长图线，与纵轴交点为电动势E ，斜率Ω=Ω=5.01.01.0-1.5k 为内阻。

8. （1）见解析 （2）211221I I U I U I -- R I I U U 2112--- 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0.5A ，电源内电压最大约为V 75.0V 5.15.0=⨯，路端电压最小为V 75.3V 75.0V 5.4=-，而电压表量程为3V 。

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=+⨯-=V )45.1(5.0V 5.4U1.75V ，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：)r R (I U E ),r R (I U E 2211++=++=，所以E ＝R I I U U r ,I I U I U I 2112211221---=--。

9. （1）见解析 （2）0021221I U U U I U U --- 解析：（1）实验步骤及应测的物理量为：a. 闭合S 1，S 3接1，测得电压表的读数为U 0，电流表的读数为I 0，设R g 为电压表的内阻，则0g I U R =…①。

b. 闭合S 1，S 3接2，测得电压表的读数U 1，以E 表示电池的电动势，I 1表示通过电池的电流，则有E ＝11U r I +…②，g 11R I U =…③，由①②③式得E ＝r I U U 001 1U +。

c. 闭合S 1，S 2，S 3接2，测得电压表的读数U 2，电流表的读数I 2，设通过电池的电流为I ，则有2U Ir E +=。

设通过电压表的电流为2I '，则有g 2222R I U ,I I I '=+'=。

（2）r ＝0021221I U U U I U U ---。

10. （1）将S 2切换到b r U U U 112- （2）1.43⎪⎭⎫ ⎝⎛710或 1.2 （3）较小 甲 解析：（1）将S 2切换到a 时，电压表示数为U 1，电阻箱电阻为r ，则电路中电流r U I 11=；将S 2切换到b 时，电压表示数为U 2，则电路中电流为122R r U I +=，由于21I I =，解得r U U U R 1121-=。

（2）由闭合电路欧姆定律得：)R R (R U U E 21++=。

整理得：=U 1 E 1R 1E R R 21+⋅+，由题图可得7.0E 1=，则E V 43.1≈，将8.2U1=，5.0R 1=代入得：Ω=2.1R 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。