高中物理 4.2测量电源的电动势和内阻自我小测 沪科版选修3-1(2021年最新整理)

高中物理4.2测量电源的电动势和内阻自我小测沪科版选修3-1
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测量电源的电动势和内阻
1用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，下列说法中错误的是（）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
2如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压U与通过它们的电流I的关系图像，下列说法中正确的是（）
A．路端电压都为U0时，它们的外电阻相等
B．电流都是I0时，两电源的内电压相等
C．电源甲的电动势大于电源乙的电动势
D．电源甲的内阻小于电源乙的内阻
3下列给出多种用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、简便的方法是（)
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图像,再根据图像求出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r
4如图所示是根据某次实验记录数据画出的U－I图像，下列关于这个图像的说法中正确的
是( )
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E＝3 V
B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6 A
C．根据r＝E/I短,计算出待测电源内阻为5 Ω
D．根据r＝｜错误!|，计算出待测电源内阻为1 Ω
5如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内电阻的实验中，由于未考虑电流表的内阻,其测量值E和r与真实值E0和r0相比较，正确的是（)
A．E＝E0，r＝r0B．E＞E0，r＜r0
C．E＝E0，r＞r0 D．E＞E0，r＞r0
6在用伏安法测电池电动势和内电阻的实验中，若线路器材接触良好，某同学按下图连接好电路,合上开关以后，发现电流表示数很大，电压表示数为零，移动滑动变阻器的触头，两电表的示数均无变化，产生这样故障的原因是______________；又若在实验中出现两电表的示数正常，但移动滑动变阻器触头时,两电表的示数不变化，产生这样故障的原因是________________。

7在“测电源电动势和内阻”的实验中，实验室提供了下列器材：电压表V1（0～3 V),电压表V2（0~15 V）;电流表A1（0～0.6 A)，电流表A2(0～3 A)，滑动变阻器R1（0～10 Ω,2 A),滑动变阻器R2（0~100 Ω，0.5 A）,阻值为1 Ω的蓄电池，为了使测量出的电动势和内阻都尽可能准确，实验时电压表应选______，电流表应选______,滑动变阻器应选______。

画出本实验的电路图，并简要说出你的理由。

8某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出如图乙所示的R错误!图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数,由此可以得到E＝______，r＝______。

9一位同学在电学实验中测得并记录以下6组数据：
(1)试根据表中数据在图甲中画出U－I图线并读出电动势E＝______；内电阻r＝______.
图甲
（2)若不画出图线，只选用其中两组U和I数据，可利用公式E＝U＋Ir，算出E和r，这样做可能得出误差较大的结果。

选用第______组和第______组数据,求得E、r的误差最大。

10现要按图①所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5 V)和内阻r（约20 Ω)，可供选择的器材如下：
电流表、（量程0～500 μA，内阻约为500 Ω），滑动变阻器R(阻值0~100 Ω，额定电流1。

0 A),定值电阻R1(阻值约为100 Ω）,电阻箱R2、R3（阻值0～999.9 Ω)，开关、导线若干。

由于现有电流表量程偏小,不能满足实验要求,为此，先将电流表改装(扩大量程）,然后再按图①电路进行测量。

（1）测量电流表的内组
按图②电路测量的内阻，以下给出了实验中必要的操作。

A．断开开关S1
B．闭合开关S1、S2
C．按图②连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R2调至最大
D．调节R2，使的示数为I1,记录R2的值
E．断开开关S2，闭合开关S3
F．调节滑动变阻器R,使、的指针偏转适中,记录的示数I1
请按合理顺序排列实验步骤（填序号)______。

（2）将电流表 (较小量程）改装成电流表（较大量程)
如果（1）中测出的内阻为468。

0 Ω，现用R2将改装成量程为0~20 mA的电流表○A，应把R
调为______Ω与并联，改装后电流表的内阻RA为______Ω。

2
(3）利用电流表、电阻箱R3测电池的电动势和内阻用电流表、电阻箱R3及开关S 按图①所示电路测电池的电动势和内阻。

实验时，改变R3的值，记录下电流表的示数I，得到若干组R3、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图像，求得电池电动势E和内阻r。

①请写出与你所作线性图像对应的函数关系式__________。

②请在如图所示的虚线框内坐标中作出定性图像（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示)。

③图中______表示E。

图中______表示r。

参考答案
1解析:选用电表时应选用内电阻较大的电压表，内阻较小的电流表，同时滑动变阻器的阻值不能太大，太大不易调节。

答案：BD
2解析：根据欧姆定律可知外电阻R、路端电压U与电流I的关系为R＝错误!，在U－I图
像中甲、乙两图像的交点坐标为(I0，U0)，说明两电源的外电阻相等，选项A正确。

图像与U 轴交点的坐标值表示电源电动势的大小，与I轴交点的坐标值表示电路中的短路电流，图像的斜率大小表示电源内电阻的大小（电动势与短路电流的比值)。

由图像可知，甲与U轴交点的坐标值比乙的大,表明甲的电动势大于乙的电动势；甲与I轴交点的坐标值比乙的小，表明甲的短路电流小于乙的短路电流；图线甲的斜率大于图线乙的斜率，表明甲的内阻大于乙的内阻，可见选项C正确，选项D错误。

又电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内＝Ir，因为甲的内阻比乙的内阻大，所以当电流都为I0时，甲电源的内电压较大，选项B错误.
答案:AC
3解析:A中只测量两组数据求出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的平均值是错误的做法。

答案：C
4解析:由电源U－I图像的物理意义可知A对,B、C错,根据r＝｜ΔU
ΔI
｜可得：r＝错误!＝
1 Ω，故D对。

答案：AD
5解析：测电源电动势和内电阻有三种方法：一是用电流表和电压表来测量;二是用一只电压表来测量；三是用一只电流表来测量。

当不考虑电流表内阻RA的影响时，由全电路欧姆定律,得E＝I1R1＋I1r,E＝I2R2＋I2r。

解得E＝错误!,r＝错误!。

当考虑RA影响时,由闭合电路欧姆定律,得E0＝I1(R1＋RA＋r0)，E0＝I2(R2＋RA＋R0)。

解得:E0＝错误!，r0＝错误!－RA。

比较两组结果知：E0＝E，r0＜r。

答案:C
6解析：（1)因为电流表示数很大，电压表示数为零，移动滑动变阻器的触头，两电表的示数均无变化,所以滑动变阻器发生短路；(2）两电表的示数正常，但移动滑动变阻器触头时，
两电表示数不变化，可判断滑动变阻器的滑动触头没有连入电路中。

答案：滑动变阻器短路滑动变阻器的滑动触头没有连入电路中
7解析：由待测电源电动势和内阻的大约值,从读数要求出发,不难选出电压表用V1，电流表用A1来测量。

由于滑动变阻器R2允许通过的最大电流为0。

5 A,从安全角度考虑，滑动变阻器应选用R1。

主要实验器材选定后,再考虑到中学实验室中的电流表的内阻RA均不能忽略,且很难达到RA r，故由于电流表的分压作用带来的系统误差较大,在无特殊说明情况下，一般均采用电流表内接法。

电路中为什么要接入定值小电阻R0？为了说明问题，先假定电源的电动势就是2 V，内阻就是0。

1 Ω，不考虑电流表内阻的分压影响。

本处通过列表来说明接入R0前后对测量值准确度的影响。

答案：V1A1R1电路图如下图所示
8解析：由欧姆定律有,E＝I（R＋r),R＝错误!－r。

由此知图线的斜率为电动势E，纵轴截距大小为内阻r，
E＝错误!＝2.9 V，r＝0.9 Ω。

答案:2。

9 V 0.9 Ω
9解析：本题考查作图法处理实验数据.作图线时，应把个别不合理的数据排除图线,如图乙所示。

由直线与纵轴的交点可读出电动势E＝1。

45 V，再读出直线与横轴的交点的坐标（U，I）连同得出的E值代入E＝U＋Ir中，得到r＝(E－U）/I≈0。

70 Ω。

选用第3组和第4组数据求得的结果误差最大。

由图知，当过第3组和第4组数据作直线时，此直线与原直线偏离最大,因此误差最大.
图乙
答案：(1)E＝1。

45 V r＝0.70 Ω(2)3 4
(1）作图线时，应让尽量多的点落在直线上，个别误差大的点要舍去(例如本图中的第4个点)。

(2）纵坐标可以不从零开始，有效利用坐标纸的空间.
(3）内阻r要用r＝|错误!｜来求解。

10解析:(1）按题意知，采用的是替代法测电流表的内阻，所以合理顺序应为:CBFEDA。

（2) 的内阻为RA2＝468.0 Ω，原最大量程为500 μA，再改装成20 mA，则应并联一个分流电阻,
R并＝错误!＝12 Ω，
改装后的电流表的内阻为RA＝错误!＝11。

7 Ω。

（3）此问灵活,答法多样，合理即可。

答案：(1）CBFEDA （2)12 11.7
(3）解法一：①R3＋RA＝E(错误!）－r
②如图所示。

③直线斜率纵轴截距的绝对值
解法二：①错误!＝错误!（R3＋RA）＋错误!
②如图所示。

③直线斜率的倒数纵轴截距除以斜率
解法三：①R3＝E(错误!)－(r＋RA)
②如图所示。

③直线的斜率纵轴截距的绝对值与RA的差。