1、高中物理实验 测定电源的电动势和内阻习题精练1.一同学测量某干电池的电动势和内阻（1）题图1所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处 题图1（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表:根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出关系图象由图象可计算出该干电池的电动势为 V；内阻为 R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8 题图2（3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端调节电阻箱，
2、当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如题10-2 图所示，则该干电池的电动势应为 V；内阻应为 【解析】（2）推导：根据闭合电路欧姆定律，变形为，所以电动势为图象的斜率，内阻为图象在轴上的的截距，根据图象科求出斜率和截距，从而求出E和，见答案。（3）电压表读数为66,根据已知条件，电流表内阻因为安阻法测电源电动势和内阻实验中，电动势E，内阻，所以，第（3）问中，电动势同第（2）问，内阻比第（2）问少.【答案】10（1）开关未断开 电阻箱阻值为零（2）（见下图） 1.4（1.301.44都算对） 1.2（1.01.4都算对）（3）1.4（结果与（2）问第一个空格一致） 1.0（结果比
3、（2）问第二个空格小0.2）2.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约3V，内阻约2），保护电阻R1（阻值10）和R2（阻值5），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。实验主要步骤：（）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；（）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；（）以U为纵坐标，I为横坐标，作UI图线（U、I都用国际单位）；（）求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。回答下列问题：（1）电压表最好选用_；电流表最好选用_。A电压表（0-3V，内阻约15k） B电压表（0-3V，内阻约3k）C电流表（
4、0-200mA，内阻约2）D电流表（0-30mA，内阻约2）（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_。A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱（3）选用k、a、R1、R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=_，r=_，代入数值可得E和r的测量值。【答案】（1）A、C （2）C （3），【解析】（1）电压表内阻越大，分得的电流越小，误差也就越小，所以选内阻较
5、大的A电压表；当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为，所以选量程为的C电流表。(2)由电路分析可知，滑片右移电压表示数变大，意味着滑动变阻器接入电路部分阻值增大，考查A选项两导线都接在金属柱两端上，接入电阻为0；考查B选项若两导线都接电阻丝两端，接入电阻为最大阻值，不会变化；考查C选项一导线接金属杆左端，一导线接电阻丝左端，则滑片右移时阻值增大，符合题意；考查D选项一导线接金属杆右端，一导线接电阻丝右端，则滑片右移阻值减小，不符合题意。(3)由，得，对比伏安特性曲线可知，图像斜率大小，所以电源内阻；令,得，由题意知与横轴截距为，所以，则。3.测量电流表的内阻R
6、A和直流电源的电动势E某同学利用图（a）中的电路测量电流表的内阻RA（约为5）和直流电源的电动势E （约为10V）。 图中R1和R2为电阻箱，S1和S2为开关。已知电流表的量程为100mA，直流电源的内阻为r。（1）断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值为4.8时的示数为48.0mA。忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，经计算得RA= ；（保留2位有效数字）（2）保持S1闭合，断开S2，多次改变R1的阻值，并记录电流表的相应示数。若某次R1的示数如图（b）所示，则此次R1的阻值为 ；（3）利用记录的R1的阻值和相应的电流表示数，作出图线，
7、如图（c）所示。用电池的电动势E、内阻r和电流表内阻RA表示随变化的关系式为= 。 利用图（c）可求得E= V。 （保留2位有效数字）【解析】（1）并联电路电流与电阻成反比，解得(2)（3）根据全电路欧姆定律有，变形得。从图（c）可求图线的斜率，则电源电动势.4.某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 k，电阻R1=9.0 k，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 的电阻。按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，
8、再测量、间电压，若读数不为零，则一定是_导线断开；若读数为零，则一定是_导线断开。排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1I2图象得到的电池的电动势E=_V，内阻r=_。【解析】直线与纵轴的交点为I1=0.14，所以电动势为直线斜率的绝对值为所以，电源内阻【答案】（2）AB BC（3）aa bb 1.4（1.361.44均可） 0.5（0.40.6均可）5.小明利用如题图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻（1）题图1中电流表的示数为_A（2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下请根据表中的数
9、据，在答题卡的方格纸上作出U-I图线由图线求得：电动势E=_V;内阻r=_（3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_【答案】（1）0.44（2）U-I图线见右图 1. 60 （1. 58 1. 62 都算对） 1.2（1.18 1.26 都算对）（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大.【解析】本题作图象时，纵轴的标度要注意，一是初始点不为0而是1.0，二是每5个小格为0.1而不是10个小格，否则，不是图象画不全就是延长线到图象外才与纵轴相交。平常做作业，学生常常认为作图象不要做，考试时就会了
10、，本题图象说明，平常做作业，做图象题也要做，否则，考试时画不好。【点评】本题考查测电源电动势和内阻实验，难度：容易6.用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约为4.5V，内电阻约为1）的电动势和内电阻，除了待测电池组，电建，导线外，还有下列器材供选用；A电流表：量程0.6A，内电阻约为1B电流表：量程3A，内电阻约为0.2C电压表：量程3V，内电阻约为30kD电压表：量程6V，内电阻约为60kE滑动变阻器：0-1000，额定电流0.5AF滑动变阻器：0-20，额定电流2A为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_,电压表选用_，滑动变阻器选用_（均填仪器的字母代号）右图为正确选择
11、仪器后，连好的部分电路，为了使测量误差尽量小，还需要在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连（均填仪器上接线柱的字母代号）实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验，实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U；用图像法处理采集到数据，为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标【解析】器材选择：电压表易选，因为电源电动势约为4.5V，所以电压表选D（量程6V）；因为电池内电阻约为1，所以滑动变阻器选F（0-20），电路电流约为，所以电流表选A（量程0.6A）。这只是初步判断，关于器材选择
12、，要有专门文章阐述。实物电路的连接，最好先画电路原理图，再根据电路图画实物图。 根据全电路欧姆定律，得，所以纵坐标是，横坐标是。或者，或者。【答案】 （3） A D F ad cg fh R【点评】本题考查“用伏安法测电源电动势和内阻”实验中器材的选择，实物电路的连接和作图以及伏阻法测电源电动势和内阻的作图原理。难度：中等。7.某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100A，内阻为2500的表头，一个开关，两个电阻箱（0999.9）和若干导线。（1）由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱 （填“串联”或“并联”）
13、，并将该电阻箱阻值调为 。（2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图1所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表。mARE r123456R()95.075.055.045.035.025.0I(mA)15.018.724.829.536.048.0IR(V)1.421.401.361.331.261.20图1根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中，并画IRI图线 根据图线可得电池的电动势E是 V，内阻r是 。【答案】（1）并联 5.0 （2）如图所示 1.53 2.08.用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻
14、值Rx。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A1(量程0 30mA)；电流表A2(量程0 100mA)；电压表V(量程0 6V)；滑动变阻器R1(阻值0 5)；滑动变阻器R2(阻值0 300)；开关S一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：.设计如图3所示的电路图，正确连接电路。.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图4所示的图线。.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复的步骤，得到另一条图线，图线与横轴I的交点坐标为，与纵轴U的交点坐标为。回答
15、下列问题：电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 ； 由图4的图线，得电源内阻 ；用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx ，代入数值可得Rx；若电表为理想电表， Rx接在B、C之间与接在A、B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 。(选填”相同”或”不同”)【答案】A2 R2 25 r 相同，不同。9.某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A，V为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0的定值电阻。已知灵敏电流计G的
16、满偏电流Ig=100A、内阻rg=2.0k，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只 （保留一位小数）的定值电阻R1；根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路；某次试验的数据如下表所示测量次数12345678电压表V读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表A读数I/mA20406080100120140160该小组借鉴“研究匀变速直线运动”试验中计算加速度的方法（逐差法），计算出电池组的内阻r= (保留两位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 。该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结
17、果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是 。（填选项前的字母）A.电压表内阻的影响 B.滑动变阻器的最大阻值偏小C.R1的实际阻值比计算值偏小 D.R0的实际阻值比标称值偏大【解析】根据并联电路电流与电阻成反比，所以.完整电路如答案图所示。根据，解得，为方便起见，记，逐差法：取1、5组数据，代入数据得；取2、6组数据，代入数据得；取3、7组数据，代入数据得；取4、8组数据，代入数据得；求平均值(保留两位小数).其好处是充分利用测得的数据，多次测量求平均值，减小偶然误
18、差。先判断D选项：根据内阻的计算式，很容易看出，当R0的实际阻值比标称值偏大，内阻的测量值（根据标称值算得）就要比实际值（根据R0的实际阻值算得）大，所以D正确。然后判断C选项：从电流表扩大量程的电路看，因为R1的实际阻值比计算值偏小，所以扩大量程后的电流表的实际量程比标称值大（大于200mA）,所以电流表的读数（标称值）比实际值小，电流的读数差也比实际值小，所以内阻的测量值（根据I的标称值算得）就要比实际值（根据I的实际阻值算得）大，所以D正确。那么，是不是电流读数I小于实际值，电流差也小于实际值呢？如本题，的计算值是，电流表扩大量程后是，如果的真实值是，电流表扩大量程后则是，测量值与真实值
19、之比为，以2、6组数据为例，代入真实值得，所以内阻的真实值为，代入数据后，得，而测量值是，可见内阻的测量值比真实值大。总之，由于R1的实际阻值比计算值偏小，所以电流表扩大的倍数，实际值比标称值大，所以电流及电流差值，实际值比标称值大，根据计算的内阻，实际值比标称值小，也就是，内阻的测量值比真实值大。【答案】1.0见下图1.66 充分利用已测得数据C D 例1答案图【点评】本题把电流表扩大量程与伏安法测电源电动势和内阻两个实验整合起来。探究电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响（误差分析）。这个问题一直是学生感到困难的问题，也是容易错的问题。10.在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明
20、设计了如图甲所示的实验电路。（1） 根据图甲实验电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。（2） 实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到_(选填“a”或“b”)端。（3） 合上开关S1,S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数。 图甲 图乙在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象。如图丙所示， 两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB。 图丙 S2接1位置时，作出的U-I图象是图丙中的_(选填“A”或“B
21、”线)，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是_.由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E真=_，r真=_.【解析】：（1） 如图丁所示；（2） 实验从电流最小开始，即电阻最大开始，所以选a；（3） 从两直线与横轴的截距判断，当电压表读数为零时，S2接1位置时，根据闭合电路欧姆定律，得电流表示数，S2接2位置时，电流表示数，所以，而图象中，所以，S2接1位置时作出的U-I图象是图丙中的B。 S2接2位置时，测出的电动势，根据闭合电路欧姆定律，在不考虑电流表和电压表对电路的影响时，有得：，图象在U轴上的截距即为电源的电动势，直线的斜率的绝对值即为内阻，得测量值，即，；考虑电流表和电压表对电路的影响，有得：，图象在U轴上的截距即为电源的电动势，即，直线的斜率的绝对值即为电池内阻与电流表内阻的和，即，得真实值。所以，并且, 。所以，干电池电动势的真实值为E真=。 当电压表读数为零时，S2接1位置时，电流表示数,所以。【答案】（1）如图丁所示；（2）a; (3)B，电压表的分流；UA， 图丁16
