2025-2026学年高二寒假假期作业实验专题：实验 电池电动势和内阻的测量

高中物理必修第三册寒假作业 实验：电池电动势和内阻的测量（实验专题）答案 1.答案　(1)最大　3 000　(2)3 000　R2　(3)5.0　490 解析　(1)开关S闭合前，电阻箱R0的阻值应该调到最大。 由U＋·R01＝0.5U＋·R02 解得RV＝3 000 Ω。 (2)根据扩大电压表量程原理，电阻箱R0与电压表串联构成量程为6 V的电压表，则R0＝3 000 Ω；滑动变阻器应选阻值范围大的R2。 (3)由闭合电路欧姆定律，E＝U＋Ir，结合图线得E＝5.0 V，图线斜率的绝对值等于内阻，则r1＝＝ Ω＝500 Ω，而电源的内阻需减去电流表的内阻，即r＝r1－RA＝500 Ω－10 Ω＝490 Ω。 2.答案　(1)见解析图　(2)1.5　1.0 解析　(1)实物连接如图 (2)根据闭合电路欧姆定律可知U＝E－Ir，图像与纵坐标的交点表示电源的电动势，由图可知，电源电动势为E＝1.5 V，图像的斜率表示内电阻，则有r＝＝1.0 Ω。 3.答案　(1)B　D　F　(2)甲　(3)1.5　0.7 解析　(1)由于电流表B的内阻已知，则电流表选择B；测量一节电池的电动势，则电压表选择D；滑动变阻器选择阻值较小的F即可。 (2)因电流表内阻已知，则实验电路图应选择图中的甲。 (3)根据U－I图像，则干电池的电动势E＝1.5 V，内电阻r＝－rA＝ Ω－0.3 Ω＝0.7 Ω。 4.答案　(1)B　F　D　(2)1.48～1.50　0.70～0.75 (3)<　< 解析　(1)因为电源是干电池1个，电压为1.5 V。电路电流不能太小，所以选B滑动变阻器。电流表指针尽可能半偏，因为G电流表(0～3 A)量程太大，故不选，所以电流表选F电流表(0～0.6 A)；电压表指针也尽可能达到半偏，因为E电压表(0～15 V)量程太大，指针偏转不明显，所以电压表选D电压表。 (2)根据图像可得：电流最小接近零时图像与纵轴交点的数值就是电源电动势的值：1.5 V；图像斜率的绝对值是电源内阻，r＝ Ω＝0.75 Ω。 (3)由电路图可知，相对于电源电流表采用外接法，由于电压表分流，电流测量值小于真实值，外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U－I图像如图所示： 电源的U－I图像与纵轴交点坐标值是电源电动势，图像斜率的绝对值是电源内阻，由图像可知，电源电动势的测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。 5.答案　(1)C　F　(2)图见解析　(3)3.0　2.0 解析　(1)电源为两节干电池，电动势为3 V，比较小，电源的内阻也较小，为多测几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选C；上述器材中没有直接给电压表，但给了两个电流表，将电流表G与定值电阻串联改装成电压表，改装后电压量程应不小于3 V，根据串联电路规律可知，应串联的电阻为R＝ Ω－10 Ω＝990 Ω，故选F。 (2)用改装后的电压表测量电压值，用电流表A与滑动变阻器串联测电路电流，如图所示。 (3)由电路图，根据闭合电路的欧姆定律可得 E＝I2(R3＋RG)＋(I1＋I2)(R0＋r) 整理得I2＝－I1＋ 设图像与纵轴的交点为b，图像的斜率为k， 可得b＝ ＝ 联立上式，代入数据解得E＝3.0 V，r＝2.0 Ω。 6.答案　(1)R1　(2)实验电路图如解析图所示 (3)1.4　0.50 解析　(1) 一节干电池电动势约为1.5 V，可以把表头改装成2 V的电压表，需要串联电阻阻值为R串＝－RA＝ Ω－10 Ω＝9 990 Ω，选定值电阻R1。 (2)应用电压表与电阻箱测电源电动势与内阻，电压表测路端电压，实验电路图如图所示。 (3) 电压表内阻为RV＝RA＋R1 由图示电路图可知，电源电动势为 E＝U＋I总r＝IRV＋(I＋)r 整理得＝·＋ 由图示－图像可知，图像的斜率k＝＝ 截距b＝＝0.7×104 解得电源电动势E＝1.4 V，r＝0.50 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理必修第三册寒假作业 实验：电池电动势和内阻的测量（实验专题） 第一部分 实验过程 一、实验目的 1.理解测量电源的电动势和内阻的基本原理，体验测量电源的电动势和内阻的实验过程。 2.会用解析法和图像法求解电动势和内阻。 3.掌握利用仪器测量电源电动势和内阻的方法，并能设计简单的电路和选择仪器。 二、实验原理 1.原理：E＝U＋Ir。 根据E＝U＋Ir可知，只要测出U和I的两组数据，就可以列方程求出E、r的值，因此用电压表、电流表加上一个可变电阻，就能测出E、r的值，电路图如图所示。 2.改变外电阻R，测得两组数据，列方程为E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，联立解得E＝，r＝。 用伏安法测一节干电池的电动势和内阻时一般选用上图第一种接法，因为一节干电池的内阻约几欧姆，电流表的内阻与一节干电池的内阻很接近，所以电流表采用第二种接法时，内阻测量值的相对误差较大，故选用第一种接法。 三、实验器材 待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干，坐标纸。 四、实验步骤 1.电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程，按实验原理图连接好电路。 2.把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大。 3.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)。用同样的方法测量几组I、U值。 4.断开开关，整理好器材。 5.处理数据，用解析法和作图法求出电池的电动势和内阻。 五、数据处理 为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： 1.公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E＝，r＝作为测量结果。 2.图像法 把测出的多组U、I值，在U－I图中描点画图像，使U－I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知： (1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝。 (2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝||＝。 六、误差分析 1.偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。 2.系统误差 由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真。I真＝I＋IV，而IV＝，U越大，IV越大，它们的关系可用图表示。实测的图线为AB，经过IV修正后的图线为A′B，可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B，即实测的E和r都小于真实值。 第二部分 针对训练 1.为了测量某高内阻电源的电动势E和内阻r(电动势约5 V、内阻约500 Ω)，现提供下列器材： A.待测电源 B.电压表V(0～3 V，内阻约几千欧) C.电流表A(10 mA，RA＝10 Ω) D.电阻箱R0(0～9 999.9 Ω) E.滑动变阻器R1(0～20 Ω) F.滑动变阻器R2(0～1 000 Ω) G.开关及导线 H.干电池若干节(内阻很小) (1)实验中需要将电压表改装。首先测定其内阻，某同学采用图甲所示的电路，电源为干电池组。开关S闭合前，电阻箱R0的阻值应该调到________(选填“零”或“最大”)。闭合开关，调节电阻箱，当电压表指针满偏时，阻值为R01＝2 950 Ω；当电压表指针半偏时，阻值为R02＝8 900 Ω，则电压表内阻RV＝________Ω。 (2)采用图乙所示的电路测量电源电动势和内阻。电阻箱R0与电压表串联构成量程为6 V的电压表，则R0＝________Ω；滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)。 (3)根据实验测得数据，作出电源路端电压U随电流I变化的图像如图丙所示，由图像可知E＝________V，r＝________Ω。 2.为测定一节干电池的电动势及内阻，某同学按如图所示的电路图连接电路，并测出路端电压U和电流I的多组数据，作出U－I图像。 (1)请按电路图连接实物图。 (2)从U－I图像中可求出电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω(结果保留2位有效数字)。 3.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A.被测干电池一节 B.电流表1：量程0～0.6 A，内阻rA＝0.3 Ω C.电流表2：量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω D.电压表1：量程0～3 V，内阻未知 E.电压表2：量程0～15 V，内阻未知 F.滑动变阻器1：0～10 Ω，2 A G.滑动变阻器2：0～100 Ω，1 A H.开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 (1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母)：电流表选择________，电压表选择________，滑动变阻器选择________。 (2)实验电路图应选择图中的________(填“甲”或“乙”)。 (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U－I图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。 4.“测量电源的电动势和内电阻”的实验电路和U－I图像如图所示： (1)现备有以下器材： A.干电池1个 B.滑动变阻器(0～50 Ω) C.滑动变阻器(0～1 750 Ω) D.电压表(0～3V) E.电压表(0～15 V) F.电流表(0～0.6 A) G.电流表(0～3 A) 其中滑动变阻器应选________，电流表应选________，电压表应选________(填字母代号)。 (2)由U－I图像，由此可知这个干电池的电动势E＝________V，电阻r＝________Ω。 (3)由于电压表的分流作用使本实验电路存在系统误差，导致E测________E真，r测________r真(填“>” “<”或“＝”)。 5..为测定干电池的电动势和内阻，提供的实验器材如下所示。 A.干电池2节，每节干电池的电动势约为1.5 V，内阻约为0.9 Ω B.电流表A(0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω) C.滑动变阻器R1(0～50 Ω，额定电流为3 A) D.滑动变阻器R2(0～1 000 Ω，额定电流为1 A) E.电流表G(0～3 mA，Rg＝10 Ω) F.定值电阻R3＝990 Ω G.定值电阻R4＝90 Ω (1)由于两节干电池的内阻较小，现将R0＝3 Ω的定值电阻与两节干电池串联后作为一个整体进行测量。在进行实验时，滑动变阻器应选用________，定值电阻应选用________(填写实验器材前的编号)。 (2)在如图甲所示的虚线方框中补充完整本实验电路的原理图。 (3)根据实验测得数据作出I2－I1的图线如图乙所示，其中I2为通过电流表G的电流，I1为通过电流表A的电流，根据该图线可知，两节干电池的总电动势为________V，总内阻为________Ω(结果均保留2位有效数字)。 6.实验室有一节干电池，某同学想测量其电动势和内阻。除了一节干电池、开关S、导线，还有下列器材供选用。 A.灵敏电流计G(0～200 μA，内阻RA为10 Ω) B.定值电阻R1(9 990 Ω，额定电流0.3 A) C.定值电阻R2(990 Ω，额定电流1 A) D.电阻箱R(0～99.9 Ω，额定电流3 A) (1)为了测量电动势，该同学应该选哪个定值电阻________(选填“R1”或“R2”)。 (2)在虚线框中画出实验电路图。 (3)按照正确的电路图连接好电路，实验后得到如图所示的－图像，则该同学测得电源的电动势为________V，内阻为________Ω(结果均保留2位有效数字)。 学科网（北京）股份有限公司 $