人教版物理必修3同步练习: 12.3 实验：电池电动势和内阻的测量(能力提升)

试卷更新日期：2024-04-02 类型：同步测试

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一、选择题

1. 用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，电路图如图甲所示，由实验中测得的数据描绘的图像如图乙所示，以下说法正确的是（）

A、电池的电动势约为 $1.4 V$ ，内阻约为 $2.8 Ω$
B、考虑电表内阻对实验的影响，由图甲可知，误差来源于电压表有分流作用
C、滑动变阻器滑片滑至最左端时，流过电流表的电流为 $0.5 A$
D、考虑电表内阻对实验的影响，由图甲可知，所测电池的内阻应偏大

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2. 如图所示，某同学用图示电路测量电源的电动势和内电阻。为减小实验的系统误差，可采用的方法是（　　）

A、用内阻小的电压表 B、用内阻大的电压表 C、用内阻小的电流表 D、用内阻大的电流表

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3. 如图所示，直线A为某电源的U—I图线，曲线B为某小灯泡L的U—I图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（）

A、此电源的内电阻为 $\frac{2}{3} Ω$ B、此电源的短路电流为6A C、灯泡L的额定电压为3V，额定功率为6W D、把灯泡L换成阻值恒为1Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小

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4. 在“测量电源的电动势和内阻”的实验中，测量路端电压U和电流I的 $U - I$ 图像如图所示，利用这些数据得到电源的电动势E和内阻r分别为（）

A、 $3.0 V$ 、 $1.5 Ω$ B、 $3.0 V$ 、 $0.5 Ω$ C、 $1.5 V$ 、 $1.5 Ω$ D、 $1.5 V$ 、 $0.5 Ω$

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5. 如图所示，图线甲、乙分别为电源和某金属导体的U－I图像，当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率是（）

A、40W B、60W C、80W D、100W

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6. 硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某纯电阻电器的U-I图像。则在该光照强度下，把该电池和该电器组成一个电路时，电池的（）

A、内阻为12.5W B、效率为79.4% C、内耗功率为0.22W D、输出功率为12.5W

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7. 根据闭合电路欧姆定律，有多种方法可以测定电池的电动势和内阻，下图是某次实验的测量数据作的 $U - I$ 图像，根据图像可以得出（）

A、直线与U坐标轴的交点值表示断路时的路端电压，约为1.49V B、直线与I坐标轴的交点值表示短路时的电流，约为0.55A C、 $U - I$ 图像斜率的绝对值就是该电路的外电路的总电阻 $R_{外}$ D、由 $U - I$ 图像，当电源两端短路时，电流会是无穷大

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8. 如图所示，电路中电源两极间的电压为U， $R_{1}$ 为定值电阻， $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 为可变电阻，两个平行金属板M、N按如图方式连入电路，闭合开关后，一束带电微粒沿平行于两极板的方向沿板间中心线射入，恰好做匀速直线运动。下列说法正确的是（）

A、微粒带负电 B、 $R_{2}$ 增大，微粒向下偏转 C、N极板下移，微粒向下偏转 D、两极板错开一部分，微粒在电场中一定做曲线运动

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9. 2021年2月24日，我国以“一箭三星方式成功将遥感三十一号03组卫星送入预定轨道发射任务取得圆满成功卫星两翼的太阳电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的U-I图像在该光照强度下将它们组成闭合回路时，则（　　）

A、电源的电动势为E=5V B、电阻两端的电压为U=3V C、电阻的电流为I=0.4A D、硅光电池的内阻为3Ω

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10. 图为某一电源的路端电压U与干路电流I之间的关系曲线，由图可知（）

A、电源的电动势为2.0V B、电源的短路电流为0.4A C、电源最大功率为0.8W D、电源外电路接一滑动变阻器时，调节滑动变阻器的阻值，电源最大输出功率为0.2W

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二、多项选择题

11. 某实验小组通过图甲所示的实验电路图测量一节干电池的电动势和内电阻，根据电压表和电流表测得的数据作出了如图乙所示的U-I图像，以下结论正确的是

A、干电池内阻的测量值为1.50Ω B、实验系统误差来源于电流表分压 C、电流的测量值比通过电源的电流偏小 D、干电池内阻的测量值比真实值偏大

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12. 在如图所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知下列说法正确的是（）

A、电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω B、电阻R的阻值为0.5Ω C、电源的输出功率为4 W D、电源的效率为50%

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13. 如图甲所示的电路中，R₁、R₂均为定值电阻，且R₁=100Ω，R₂阻值未知，R₃为一滑动变阻器。当滑动变阻器的滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过电流的变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个不同端点得到的，则下列说法正确的是（　　）

A、电源的电动势20V B、电源的内阻10Ω C、定值电阻R₂的阻值为4Ω D、滑动变阻器的最大阻值为300Ω

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14. 如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随电流的变化图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是（）

A、电源1与电源2的内阻之比是12：7 B、电源1与电源2的电动势之比是1：2 C、在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1：2 D、在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1：2

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15. 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的关系图线，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

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16. 图是用伏安法测电池的电动势、内阻画出的U-I图像。下列说法中正确的是（）

A、纵轴截距表示待测电源的电动势6.0V B、横轴截距表示短路电流为0.5A C、待测电源内电阻为12Ω D、电流为0.3A时的外电阻是18Ω

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17. 如图所示为闭合电路中两个不同电源的U-I图像，则下列说法中正确的是（）

A、电动势E₁=E₂ ，短路电流I₁>I₂ B、电动势E₁=E₂ ，内阻r₁>r₂ C、电动势E₁>E₂ ，内阻r₁>r₂ D、当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大

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18. 如图 (甲)所示电路中，调节滑动变阻器，通过电压表、电流表示数分别得到电源路端电压和干路电流值，电源路端电压U与干路电流I关系图象如图 (乙)。则（）

A、电源电动势为E＝1.5V B、电源内阻为r＝3.0Ω C、电源内阻为r＝1.0Ω D、回路短路电流I₀＝0.5A

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19. 如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列说法正确的是（）

A、电源的电动势为6.0V B、电源的内阻为12 Ω C、电流为0.3 A时的外电阻是18Ω. D、电源的短路电流为0.5A

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20. “等效”是简化电路的一种常用方法。下面四个方框中的电路都可视为一个新的等效电源：甲中是一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R₀的定值电阻串联；乙中是一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R₀的定值电阻并联；丙中是一个电压为E的恒压源与阻值为R₀的定值电阻串联；丁中是一个电流为I的恒流源与阻值为R₀的定值电阻并联，且E=I R₀；

下列关于这四个等效电源的电动势和内阻的说法正确的是（）

A、 $E_{甲} = E_{丙} = E_{丁} > E_{乙}$ B、 $E_{甲} = E_{丙} > E_{丁} = E_{乙}$ C、 $r_{甲} > r_{丙} = r_{丁} > r_{乙}$ D、 $r_{甲} > r_{丙} > r_{丁} > r_{乙}$

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三、非选择题

21. 一实验小组利用图 $(a)$ 所示的电路测量一电池的电动势 $E ($ 约 $3 V)$ 和内阻 $r ($ 约 $2 Ω)$ 。图 $(a)$ 中电流表量程为 $0.6 A$ ，内阻 $R_{A} = 1.5 Ω$ ；定值电阻 $R_{0} = 1 Ω$ ；电阻箱 $R$ 最大阻值为 $999.9 Ω$ ； $S$ 为开关。按电路图连接电路。完成下列问题：

(1)、闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值 $R$ 和电流表读数 $I$ 如下表；

$R / Ω$

$5.0$

$10.0$

$15.0$

$20.0$

$25.0$

$I / A$

$0.30$

$0.20$

$0.12$

$0.10$

$\frac{1}{I} / A^{- 1}$

$3.33$

$5.00$

$8.33$

$10.00$

(2)、当电阻箱阻值为 $15.0 Ω$ 时，电流表示数如图所示，此时通过电阻箱的电流为 $A$ ；（）

(3)、根据图 $(a)$ 所示电路，用 $R$ 、 $R_{0}$ 、 $R_{A}$ 、 $E$ 和 $r$ 表示 $\frac{1}{I}$ ，得 $\frac{1}{I} =$ ；

(4)、利用表格中的数据，请在图 $(c)$ 中画出 $\frac{1}{I} - R$ 图线；

(5)、通过图线可得 $E =$ $V$ ； $r =$ $Ω$ ； $($ 结果保留两位有效数字 $)$

(6)、若将图中电流表当做理想电表，得到电池的内阻为 $r^{'}$ ，由此产生的相对误差为 $|\frac{r^{'} - r}{r}| \times 100 % =$ $%$ 。

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22. 为测量水果电池的电动势和内阻，某同学用到如下实验器材：待测水果电池、电阻箱、数字式万用表（内阻远大于普通电压表）、开关、导线若干。实验操作步骤如下：
①按图甲连接电路，多用电表调到“直流电压档”；
②调节电阻箱阻值，闭合开关，记录电阻箱的阻值R和多用电表的示数U，再断开开关；
③调节电阻箱的阻值，重复步骤②；
④根据所记录数据，描点作出 $\frac{1}{U} — \frac{1}{R}$ 图像，如图乙中直线b所示。
完成下列问题：

(1)、根据闭合电路欧姆定律，可以得到 $\frac{1}{U}$ 与 $\frac{1}{R}$ 关系表达式为 $\frac{1}{U} =$ （用E、r和R表示）；

(2)、不考虑多用电表内阻对电路的影响，由图乙中直线b可计算出，该水果电池的电动势 $E =$ $V$ ，内阻 $r =$ $k Ω$ ；（结果均保留2位有效数字）

(3)、若用普通的电压表代替万用电表进行实验，得到的图线可能是图乙中的（填“a”、“b”、“c”或“d”）。

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23. 某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过调控开关S，可使欧姆表有“ $\times 10$ ”、“ $\times 100$ ”两种不同的倍率。已知毫安表的量程 $I_{g} = 5 m A$ ，内阻 $R_{g} = 240 Ω$ 。干电池组 $E$ ：电动势待测、内阻未知；

(1)、图甲中，a表笔的颜色是色（选填“黑”或“红”）；

(2)、已知单刀双掷开关接不同的接线柱时，线路中的最大电流分别为10mA、100mA，则 $R_{1} =$ $Ω$ ， $R_{2} =$ $Ω$ ；

(3)、单刀双掷开关S接2时，欧姆表的倍率是（选填“ $\times 10$ ”或“ $\times 100$ ”）

(4)、单刀双掷开关S接1时，先进行欧姆调零，再在红、黑表笔间接入电阻箱，改变电阻箱的阻值 $R$ ，测出电流表的示数 $I$ ，画出如图乙所示的 $\frac{1}{I} - R$ 图像，图像的斜率为 $k$ ，纵截距为 $b$ ，则干电池组的电动势 $E =$ ，该挡位欧姆表的内阻 $R_{内} =$ （用 $k$ 、 $b$ 表示）。

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24. 某小组利用实验室的电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。

(1)、要求尽量减小干电池内电阻的实验误差，应选择 $（$ 选填“甲”、“乙” $）$ 电路图。

(2)、该组同学记录了若干组数据，并将对应点标在图中的坐标纸上，画出了 $U - I$ 图线。

(3)、利用图像求得干电池电动势 $E =$ $V ，（$ 结果保留三位有效数字 $）$ 内电阻 $r =$ $Ω （$ 结果保留两位有效数字 $）$ 。

(4)、在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表 $（$ 视为理想电压表 $）$ 的量程较小，另一组同学设计了如图所示的电路图。
电阻箱 $R （$ 电阻范围 $0 ～ 999.9 Ω ）$
a、实验时，应先将电阻箱的电阻调到最大值；
b、改变电阻箱的阻值 $R$ ，分别测出阻值为 $R_{0}$ 的定值电阻两端的电压 $U$ 。根据实验数据描点，绘出的 $\frac{1}{U} - R$ 图像是一条直线。若直线的斜率为 $k$ ，在 $\frac{1}{U}$ 坐标轴上的截距为 $b 。$ 则该电源的电动势 $E =$ 和内阻 $r =$ 。 $（$ 用 $k$ 、 $b$ 和 $R_{0}$ 表示 $）$

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25. 用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻。要求尽量减小实验误差。

(1)、实验电路应该选择下图中的（选填“甲”或“乙”）；

(2)、现有电流表（0～0.6A，内阻约0.5Ω）、开关和导线若干，以及以下器材：
A.电压表（0～3V，内阻约3kΩ）
B.电压表（0～15V，内阻约15kΩ）
C.滑动变阻器（0～20Ω）
D.滑动变阻器（0～200Ω）
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)、实验中电流表读数为I，电压表的直接读数为U，画出如图所示的U—I图像，则干电池的电动势E＝V，内电阻r＝Ω。

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26. 某实验小组为测量电池组的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路，主要器材如下：
A电池组（两节干电池）
B毫安表（量程为 $50 m A$ ，内阻 $R_{g} = 6.6 Ω$ ）
C电压表（量程为 $3 V$ ）
D滑动变阻器 $R$ （阻值范围 $0 ∼ 30 Ω$ ，额定电流 $2 A$ ）
E电阻箱 $R_{0}$ （阻值 $0 ∼ 999.9 Ω$ ）
F开关和导线若干

(1)、由于毫安表的是程太小，需将其改装为 $600 m A$ 的量程，则应将图甲中电阻箱 $R_{0}$ 调节为 $Ω$ ；

(2)、实验步骤如下：
①连接电路，将图甲中滑动变阻器 $R$ 的滑片移到最左端；
②闭合开关 $S$ ，改变滑片位置，记下电压表的示数 $U$ 和毫安表的示数 $I$ ，多次实验后，依所测数据在如图乙所示的坐标纸上作出 $U - I$ 图线．某次实验毫安表示数如图丙所示，则其读数为 $m A$ ；

(3)、电池组的电动势 $E =$ $V$ ；

(4)、若考虑电压表内阻影响，则电池组内阻的测量值真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。

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27. 某同学测量一节干电池的电动势和内阻。现有实验器材如下：
干电池（电动势约1.5V、内阻较小）、滑动变阻器（0~10Ω）、电阻箱（0~999.9Ω）、电压表（0~3V量程、内阻约3kΩ）、电流表（0~0.6A量程、内阻约0.5Ω）、开关S、导线若干。

(1)、该同学对测量这一节干电池的电动势和内阻设计出四个方案，其中精度较高是____；

A、 B、 C、 D、

(2)、图甲为该同学某次测量时电压表示数，其读数为V；

(3)、该同学采用“（1）”所选的某个方案后，测得多组（U、I）数据，画出 $U - I$ 图，如图乙，测得的电源电动势和内阻分别为V、Ω；（保留小数点后两位数字）

(4)、该同学考虑到（3）所选的实验中电表不是理想电表，因此导致这一节干电池电动势测量结果为： $E_{测}$ $E_{真}$ （选填“>、=、<”）。

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28. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路。

(1)、请根据图甲的电路图将图乙所示中实物图连接完整。

(2)、按图中电路实验时，先将电阻箱接入电路的电阻调到最大，开关S₂ ， S₃闭合，S₄断开，再闭合开关S₁ ，调节电阻箱使电压表的指针偏转较大，记录电压表示数U₀ ，电阻箱接入电路的电阻R₁ ，再断开开关S₃ ，闭合开关S₄ ，调节电阻箱，使电压表的示数仍为U₀ ，记录这时电阻箱接入电路的电阻R₂ ，由此测得电流表内阻R_A=。

(3)、将电阻箱接入电路的电阻调到最大，使开关S₃、S₄闭合，S₂断开，再闭合开关S₁ ，多次调节电阻箱接入电路的电阻，测得多组电压表、电流表的示数U、I，作U-Ⅰ图像，若图像与纵轴的截距为b，图像斜率的绝对值为k，则电池的电动势为E= ，内阻r=（用已知的和测得的物理量的符号表示）；实验结果（填“存在”或“不存在”）因电表内阻引起的系统误差。

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29. 某校举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为选用合适的电学元件设计合理的电路，并能较准确地测量同一电池组的电动势及其内阻。提供的器材如下：
A电流表G（满偏电流10mA，内阻为10Ω）
B电流表A（0~0.6A~3A，内阻未知）
C电压表V（0~5V~10V，内阻未知）
D滑动变阻器R（0~20Ω，1A）
E定值电阻 $R_{0}$ （阻值为990Ω）
F开关与导线若干

(1)、图（a）是小李同学根据选用的仪器设计的测量该电池组电动势和内阻的电路图。根据该实验电路测出的数据绘制的 $I_{1} - I_{2}$ 图线如图（b）所示（ $I_{1}$ 为电流表G的示数， $I_{2}$ 为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池组的电动势E=V，内阻r=Ω。（结果均保留2位有效数字）

(2)、另一位小张同学则设计了图（c）所示的实验电路对电池组进行测量，记录了单刀双掷开关 $S_{2}$ 分别接1、2对应电压表的示数U和电流表的示数I；根据实验记录的数据绘制 $U - I$ 图线如图（d）中所示的A、B两条图线。
可以判断图线A是利用单刀双掷开关 $S_{2}$ 接（选填“1”或“2”）中的实验数据描出的；分析A、B两条图线可知，此电池组的电动势为E= ，内阻r=。（用图中 $E_{A}$ 、 $E_{B}$ 、 $I_{A}$ 、 $I_{B}$ 表示）

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30. 如图所示，请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。

(1)、开关闭合前滑动变阻器的滑片滑到（填“左侧”或“右侧”）。

(2)、根据实验测得的几组、数据做出 $U - I$ 图像如图所示，由图像可确定∶该电源的电动势为，电源的内电阻为 $Ω$ （结果保留到小数点后两位）。

(3)、若在实验中发现电压表坏了，于是不再使用电压表，而是选用电阻箱替换了滑动变阻器，重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值以及对应的电流表的示数，则该同学以 $R$ 为横坐标，以 $\frac{1}{I}$ 为纵坐标得到的函数图线是一条直线。分析可得该图线的斜卒为 $k$ ，纵轴截距为 $b$ ，可求得电源电动势
$E =$ ，电源内电阻 $r =$ 。（用符号 $k$ 和 $b$ 表示电源电动势和内电阻）。这种方案测得的电动势和内电阻的值与真实值相比，E_测E_真；（选填 >”“ =”“ <”）。

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$R / Ω$	$5.0$	$10.0$	$15.0$	$20.0$	$25.0$
$I / A$	$0.30$	$0.20$		$0.12$	$0.10$
$\frac{1}{I} / A^{- 1}$	$3.33$	$5.00$		$8.33$	$10.00$