4.4 学生实验：探究并测量电源电动势和内阻 同步作业 -2025-2026学年高一下学期物理高教版（2021）通用类

4.4 学生实验：探究并测量电源电动势和内阻 同步作业 满分：100分 考试时间：45分钟 一、选择题（本题共12小题，每题3分，共36分） 1. 下列关于电源电动势和内阻的说法，正确的是（ ） A. 电源电动势等于路端电压 B. 电源内阻是电源外部的电阻 C. 电动势是描述电源把其他形式能转化为电能本领的物理量 D. 内阻越大，电源的供电能力越强 2. 探究电源电动势和内阻的实验原理，主要依据的是（ ） A. 欧姆定律 B. 全电路欧姆定律 C. 电阻定律 D. 能量守恒定律 3. 测量电源电动势和内阻的实验中，不需要用到的器材是（ ） A. 电源 B. 电流表 C. 电压表 D. 滑动变阻器 E. 多用表 4. 实验中，改变滑动变阻器的阻值，多次测量的目的是（ ） A. 减小测量误差 B. 验证欧姆定律 C. 增大测量量程 D. 简化实验操作 5. 用伏安法测量电源电动势和内阻时，电流表的正确接法是（ ） A. 与滑动变阻器并联 B. 与电源并联 C. 串联在电路中 D. 任意连接均可 6. 实验中，若电压表测量的是路端电压，则下列说法正确的是（ ） A. 电压表应并联在电源两端 B. 电压表应串联在电路中 C. 电压表量程应小于电源电动势 D. 电压表不需要调零 7. 结合实验操作，下列关于实验误差的说法，正确的是（ ） A. 电流表的分压会导致测量的电动势偏大 B. 电压表的分流会导致测量的内阻偏小 C. 多次测量取平均值可以消除误差 D. 实验器材的精度不会影响测量结果 8. 某实验小组测量电源电动势时，得到多组路端电压U和电流I的数据，绘制U-I图像，图像与纵轴的交点表示（ ） A. 电源内阻 B. 短路电流 C. 电源电动势 D. 路端电压 9. U-I图像中，图像的斜率绝对值表示（ ） A. 电源电动势 B. 电源内阻 C. 外电路电阻 D. 短路电流 10. 实验中，若滑动变阻器的阻值调至最大，下列说法正确的是（ ） A. 电路中的电流最大 B. 路端电压最小 C. 路端电压最接近电源电动势 D. 电源内阻的测量值最大 11. 下列实验操作中，错误的是（ ） A. 实验前检查电路连接是否正确 B. 闭合开关前，滑动变阻器阻值调至最大 C. 测量时，先读电流表读数，再读电压表读数 D. 实验结束后，先断开开关，再整理器材 12. 关于实验数据处理，下列说法正确的是（ ） A. 不需要记录实验数据，直接估算即可 B. 应记录多组U、I数据，绘制U-I图像处理 C. 只需要记录一组数据，计算即可 D. 数据处理时，不需要考虑误差 二、填空题（本题共6小题，共24分） 13. 电源电动势用符号______表示，单位是______；电源内阻用符号______表示，单位是______，它是电源______的电阻。（4分） 探究并测量电源电动势和内阻的实验原理是______，其表达式为______，其中U表示______，I表示______，r表示______。（4分） 15. 实验中，常用的测量方法是______，需要用到的器材有电源、电流表、电压表、______、______和导线等。（4分） 16. 绘制U-I图像时，横轴表示______，纵轴表示______；图像与纵轴交点的纵坐标值等于______，图像斜率的______等于电源内阻。（4分） 17. 实验中，多次改变滑动变阻器的阻值，测量对应的______和______，目的是______，提高测量的______。（4分） 18. 实验中，常见的误差来源有______、______；减小误差的方法有______、______。（4分） 三、简答题（本题共2小题，共20分） 19. 简述探究并测量电源电动势和内阻的实验原理，说明实验的完整操作步骤，结合实验细节，解释为什么要多次测量并绘制U-I图像处理数据。（10分） 20. 结合实验操作，分析伏安法测量电源电动势和内阻的误差来源，说明误差对测量结果（电动势和内阻）的影响，提出2-3种减小实验误差的具体措施。（10分） 四、综合应用题（本题共2小题，共20分） 21. 某实验小组用伏安法测量一节干电池的电动势和内阻，得到多组路端电压U和电流I的数据，部分数据如下表所示：（10分） （数据：I/A：0.2、0.4、0.6、0.8；U/V：1.40、1.30、1.20、1.10） 请回答：（1）根据全电路欧姆定律，写出U与I的关系式；（2）根据表格数据，绘制U-I图像（简要说明图像特征）；（3）根据图像求出电源电动势和内阻；（4）若实验中电压表有分流作用，会导致测量的电动势和内阻与真实值相比有什么变化？ 22. 某中职学生小组测量一个蓄电池的电动势和内阻，实验器材有：蓄电池（电动势约2V，内阻约1Ω）、电流表（量程0-0.6A）、电压表（量程0-3V）、滑动变阻器（0-20Ω）、开关和导线若干。（10分） 请回答：（1）画出实验电路图；（2）写出实验操作的关键步骤；（3）若实验中测得一组数据：U=1.8V，I=0.2A，另一组数据：U=1.5V，I=0.5A，求该蓄电池的电动势和内阻；（4）结合实验说明，为什么闭合开关前，要将滑动变阻器的阻值调至最大？ 参考答案 一、选择题（每题3分，共36分） 1.C 2.B 3.E 4.A 5.C 6.A 7.B 8.C 9.B 10.C 11.C 12.B 二、填空题（共24分） 13. E；伏特（V）；r；欧姆（Ω）；内部（每空1分，共4分） 14. 全电路欧姆定律；；路端电压；电路电流；电源内阻（每空1分，共4分） 15. 伏安法；滑动变阻器；开关（每空1分，共4分） 16. 电流I；路端电压U；电源电动势；绝对值（每空1分，共4分） 17. 路端电压U；电路电流I；减小测量误差；准确性（每空1分，共4分） 18. 电流表分压；电压表分流；多次测量取平均值；规范操作减小读数误差（合理即可，每空1分，共4分） 三、简答题（共20分） 19. （10分）实验原理：根据全电路欧姆定律，，变形可得，通过测量多组路端电压U和对应的电路电流I，利用图像法或计算法即可求出电源电动势E和内阻r（2分）。实验操作步骤：① 按照实验电路图连接电路，检查电路连接是否正确，确保电流表串联、电压表并联，正负接线柱接对；② 闭合开关前，将滑动变阻器的阻值调至最大，保护电路；③ 调节滑动变阻器，改变其阻值，记录一组路端电压U和对应的电流I；④ 重复步骤③，测量5-6组不同的U、I数据；⑤ 实验结束后，先断开开关，整理好实验器材；⑥ 处理实验数据，绘制U-I图像，根据图像求出E和r（4分）。多次测量并绘制U-I图像的原因：单次测量存在读数误差和系统误差，多次测量可以减小偶然误差（2分）；U-I图像可以直观反映U与I的线性关系，利用图像求E和r，能有效减小数据处理带来的误差，比单次计算更准确（2分）。 20. （10分）误差来源：① 系统误差：电流表有分压作用，导致电压表测量的路端电压偏小；电压表有分流作用，导致电流表测量的电流偏小；实验器材本身的精度不足（3分）；② 偶然误差：读数时的视觉误差、滑动变阻器调节不精准导致的测量数据偏差（1分）。误差影响：电压表分流会导致测量的电动势E偏小，内阻r偏小；电流表分压会导致测量的电动势E不变，内阻r偏大（3分）。减小误差的措施：① 选择内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，减小电表本身带来的系统误差；② 多次测量多组U、I数据，绘制U-I图像，利用图像斜率和截距求解，减小偶然误差；③ 实验前对电表进行调零，规范读数，减小读数误差（3分，合理即可）。 四、综合应用题（共20分） 21. （10分）解：（1）根据全电路欧姆定律，变形得U与I的关系式：（2分）。（2）U-I图像特征：横坐标为I（A），纵坐标为U（V），根据数据描点，连接各点得到一条倾斜向下的直线，直线与纵轴交于（0，1.5），与横轴交于（1.0，0）（2分）。（3）图像与纵轴交点的纵坐标即为电动势，故E=1.5V（2分）；图像斜率绝对值即为内阻，（2分）。（4）电压表有分流作用，会导致电流表测量的电流小于电路实际总电流，绘制的U-I图像斜率绝对值变小、纵轴截距变小，故测量的电动势E偏小，内阻r偏小（2分）。答：（1）；（2）图像为倾斜向下的直线，与纵轴交于1.5V，横轴交于1.0A；（3）电动势1.5V，内阻0.5Ω；（4）电动势和内阻均偏小。 22. （10分）解：（1）实验电路图：电源、开关、滑动变阻器、电流表串联，电压表并联在电源（或滑动变阻器）两端（2分，描述清晰即可）。（2）关键操作步骤：① 连接电路时，确保电表正负接线柱正确，电流表串联、电压表并联；② 闭合开关前，将滑动变阻器阻值调至最大，防止电流过大损坏器材；③ 调节滑动变阻器，记录多组U、I数据；④ 多次测量后，断开开关，整理器材并处理数据（2分）。（3）根据，代入两组数据：1.8V=E-0.2A×r，1.5V=E-0.5A×r（2分），联立解得：E=2.0V，r=1.0Ω（2分）。（4）闭合开关前，滑动变阻器阻值调至最大，可使电路中的总电阻最大，根据，电路电流最小，从而保护电流表、电源等实验器材，防止电流过大导致器材损坏（2分）。答：（1）略（合理描述即可）；（2）见解析；（3）电动势2.0V，内阻1.0Ω；（4）保护实验器材，防止电流过大损坏器材。 学科网（北京）股份有限公司 $