12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 练习 一、单选题 1．某同学用如图1所示电路做“测定电源电动势和内电阻”的实验，并根据测得的数据作出了如图2所示的U-I图像，下列说法正确的是（　　） A．短路电流为0.40A B．电源内阻的测量值为1.0Ω C．由于电流表的分压作用，内阻的测量值小于真实值 D．由于电压表的分流作用，内阻的测量值大于真实值 2．某课题研究小组图甲电路测电源的电动势和内阻，分析了实验中由电表内阻引起的实验误差。下图中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的图像，虚线是该电源在没有电表内阻影响的理想情况下所对应的图像，则可能正确的是（　　） A． B． C． D． 3．如图，小明分别按甲、乙两种电路来测量某节干电池的电动势和内阻，并根据所测数据在丙图中作出对应的图线，下列说法正确的是（　　） A．由图线可得出电池电动势为，内阻为 B．甲电路中实验误差主要源于电流表的分压 C．乙电路对应的是图线 D．用乙电路测得的电池电动势更准确，甲电路测得的内阻更准确 4．某实验小组通过如图所示的实验电路测量干电池的电动势和内阻，并根据测得的数据作出了图像，下列正确的是（　　） A．横轴截距表示短路电流，即 B．根据，计算出待测电池内电阻为 C．电池电动势测量值小于真实值 D．本实验的系统误差来源于电流表的分压作用 5．图甲、乙、丙 、丁中，电流表A内阻约1.0Ω，电压表V内阻约1kΩ，电压表示数为U，电阻箱接入电路的阻值为R，关于测定电源电动势和内阻的实验，下列说法正确的是（　　） A．图甲适用于内阻较小的电源，电动势的测量值等于真实值 B．图乙的系统误差来源于电流表分压，内阻的测量值小于真实值 C．图丙，内阻的测量值等于电源内阻与电流表内阻之和 D．图丁，U−R的图像是一条倾斜的直线 6．用如图所示的电路测量一节电动势约为1.5V干电池的电动势和内阻。滑动变阻器有阻值范围0~15Ω和0~1000Ω两种规格备选，电流表有量程0.6A和3.0A两种规格备选。下列做法正确的是（　　） A．选阻值范围为0~15Ω的滑动变阻器 B．选量程为3.0A的电流表 C．闭合S前，应调节滑动变阻器的滑片至N端 D．闭合S后，滑片越靠近N端，电压表示数越大 7．某同学利用如图甲所示电路测量电池a的电动势Ea和内阻ra，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录电阻箱阻值R，用电压传感器（可视为理想电表）测得路端电压U，并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势Eb和内阻rb，得到图乙中的图线b。由图线可知（　　）　 A．Ea=Eb B．Ea > Eb C．ra= rb D．ra > rb 二、多选题 8．图1是小明同学设计的“测量某蓄电池电动势和内阻”的电路原理图，其中R为电阻箱，电流表A的内阻RA=5.0Ω。改变R接入电路的阻值，记下多组R和电流表示数I。以IR为纵坐标、I为横坐标作图处理数据，如图2所示。则下列说法正确的是（    ） A．电源电动势为2.0V B．电源电动势为3.0V C．电源内阻为20Ω D．电源内阻为15Ω 9．电池作为新能源汽车的“心脏”，其种类和性能对车辆的整体表现及续航里程起着决定性作用。某兴趣小组将一辆某品牌新能源车的电池拆解出来，为了测量其电动势E和内阻r，设计了如图1所示的实验电路图，根据电压表和电流表所测数据得出U—I图如图2所示，则下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R0两端电压为U0 B．电池电动势E的测量值为U0 C．电池内阻r等于 D．电压表两端电压小于电池的路端电压 10．某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，设计了如图所示的甲、乙两种测量电路。闭合开关，多次调节滑动变阻器，记录多组U、I值，作出图像，由图像可求出电池的电动势和内电阻。下列说法正确的是（　　） A．要求尽量减小实验误差，应该选择测量电路甲 B．要求尽量减小实验误差，应该选择测量电路乙 C．测量电路甲电池电动势的测量值小于真实值 D．测量电路乙电池电动势的测量值大于真实值 三、实验题 11．小明计划利用压敏电阻设计一个测力计，实验室可供选择的器材如下： A．两节规格相同的干电池（电动势、内阻均未知）； B．电流表（量程为，内阻为）； C．电流表（量程为，内阻为）， D．电压表V（量程为，内阻为）： E.滑动变阻器（最大阻值，额定电流）； F.滑动变阻器（最大阻值，额定电流）； J.电阻箱； H.压敏电阻，其阻值随所加压力大小变化的图像如图甲所示： I.开关S及导线若干。 (1)测量一节干电池的电动势和内阻，为使测量结果尽可能准确，本实验采用如图乙所示的电路，滑动变阻器应选___________（选填“”或“”）。 (2)根据实验中电压表和电流表的示数得到如图丙所示的图像，则该干电池的电动势___________，内阻___________。 (3)将压敏电阻设计成量程为的测力计，需将压敏电阻与上述两节干电池、电流表、电阻箱串联成如图丁所示的电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，使压敏电阻所受压力大小为时电流表指针满偏，此时电路中除压敏电阻外，其他元件的总阻值___________。保持电阻箱接入电路的阻值不变，使用该测力计时，通过电流表的电流随压力大小变化的关系式为___________A。 12．光伏电池是将太阳光能直接转换为电能的半导体器件。学习小组选取某型号光伏电池板，对其电动势与内阻的特性展开探究，设计了如图甲所示的实验电路。实验室提供了如下实验器材： A．待测光伏电池板（电动势标识为） B．电流表A（量程，内阻约） C．电压表V（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值） E．电阻箱（最大阻值） F．电压传感器、电流传感器及相关设备 G．开关、，导线若干 白天环境下，主要实验步骤如下： （1）按照图甲所示电路，用笔画线代替导线将图乙中的器材连接完整。________ （2）在实验室内将光伏电池板放在盒中，连接好电路，闭合，断开，改变盒盖高度，测量得到下表数据； 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 h/cm 0 5 10 15 20 25 30 U/V 0 2.5 6.3 8.6 10.2 11.8 12.8 当盒盖高度时，电压表指针如图丙所示，读数为________V。由上表可知，随着光强（盒盖高度）的增加，光伏电池电动势________（填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）将盒盖完全打开，闭合、，无论如何调节滑动变阻器，发现电压表和电流表示数几乎为零。 （4）将图甲中的电流表换成电流传感器、电压表换成电压传感器（传感器均视为理想电表），用电阻箱替换滑动变阻器，连接电路。 闭合、，保持光照强度不变，改变电阻箱的阻值，测得光伏电池板两端电压随电流变化关系如图丁所示，其中为某一工作点，虚线是过点的切线，此状态下电池内阻大小为________（选用、、、、表示）。 13．某实验小组要测量两节干电池的电动势和内阻，小组成员根据实验室提供的器材设计了如图甲所示的电路。 (1)闭合开关，将开关拨至1，调节电阻箱。当电阻箱接入电路的电阻为时，电流表的示数为，电压表（量程为）指针所指的位置如图丙所示，则电压表的示数为___________，电流表的内阻为___________。 (2)闭合开关，将开关拨至2，多次调节电阻箱，记录每次调节后电压表和电流表的示数和，根据测得的数据作图像，获得的图像如图丁所示，则两节干电池的电动势为___________，内阻为___________。 14．某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图1（a）所示的实验电路，所用器材包括：电压表（量程0--3V，内阻很大）、电流表（量程0--0.6A）、电阻箱（阻值0--999.9Ω）、干电池、开关、导线若干；同时配备多用电表、热敏电阻等辅助器材。 (1)实验前，小组同学用多用电表粗测干电池的电动势，下列操作步骤正确的是（　　） A．测量前将红黑表笔短接，进行机械调零 B．红表笔接干电池正极、黑表笔接负极，测量电动势 C．需将干电池从电路中取出，避免损坏多用电表 D．测量完成后，将选择开关拨至欧姆挡位置，拔出表笔 (2)将多用电表选择开关调至直流电压______（选填“0--3V”或“0--15V”）量程，按正确操作测量。 (3)根据图1（a）的电路图，完成图1（b）中实物图的连线。______ (4)按图1（a）电路进行实验：调节电阻箱到最大阻值后闭合开关，多次改变电阻箱的阻值R，记录对应的电流表示数I和电压表示数U，并作出U-I图像如图2所示。根据图像可得，干电池的电动势______V（保留3位有效数字），内阻______Ω（保留2位有效数字） (5)小组进一步利用实验数据作出图像如图3所示。结合（3）中求得的电动势E和内阻r，利用该图像的纵轴截距可求出电流表的内阻______Ω（保留2位有效数字）；同时分析可知，由于电压表内阻不是无穷大，本实验中干电池内阻的测量值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (6)有同学提出新的实验方案：将图1（a）中的电阻箱替换为图2中的热敏电阻，通过改变温度控制的阻值（与温度t的关系如右图所示），重复上述实验步骤来测量干电池的电动势和内阻。请评价该方案是否可行，并说明理由；若方案可行，分析实验中需要注意的问题；若不可行，说明具体原因。______ 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B D C C A C BD BD AC 1．B 【详解】AB．根据U=E-Ir，结合图像可知，电动势E=1.4V 内阻 短路电流为，A错误，B正确； CD．该实验是由于电压表的分流作用，使得电流的测量值偏小，而短路电流不变，则由图像可知（图中实线对应于测量值）内阻的测量值小于真实值，CD错误。 故选B。 2．B 【详解】由电路图可知，由于电压表的分流作用，电流表的测量值小于真实值，因此虚线在实线上方，当电压表示数为零时，电流表测量值与真实值相等，因此虚线与实线在I轴相交。 故选B。 3．D 【详解】A．由图线a可得出电源电动势的测量值为纵截距，为1.5V，内阻的测量值为，故A错误； BCD．甲电路中实验误差是由于电压表分流引起的，流经电源的电流比电流表示数大，测得的电源电动势为 测得的内阻为 故甲电路电动势和内阻的测量值均小于真实值； 乙电路中误差由电流表分压引起，测得的电动势为 测得的内阻为 乙电路电动势的测量值等于真实值，内阻测量值大于真实值。 根据甲电路实验数据作出的是b图线，根据乙电路数据作出的是a图线；采用乙电路测量的电源电动势更准确。因为电压表内阻比电源内阻大得多，而电流表内阻与电源内阻相差不多，故采用甲电路测量的电源内阻更准确，故BC错误，D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．因纵轴起点坐标不是从零开始的，此图象的横轴截距不表示短路电流，故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律，可以写出 所以图像的斜率 代入数据后，可计算出待测电池内电阻为，故B错误； CD．由于电压表的分流，使得电流表的测量值偏小，导致电池电动势测量值小于真实值，故C正确，D错误。 故选C。 5．C 【详解】A．图甲是内接法，适用于电流表内阻已知或内阻较大的电源，电动势的测量值等于真实值，故A错误； B．图乙的电流表测量的不是总电流，系统误差来源于电压表的分流，内阻的测量值小于真实值，故B错误； C．对图丙由闭合电路欧姆定律可得 整理得 根据图像可得内阻的测量值，即电源内阻与电流表内阻之和，故C正确； D．对图丁由闭合电路欧姆定律可得 整理得 由上式可知的图像是一条倾斜的直线，故D错误。 故选C。 6．A 【详解】A．因干电池内阻较小，为了让外电路的电压有明显变化且滑动变阻器方便调节，需要选择总阻值较小的0~15Ω的滑动变阻器，故A正确； B．一节干电池的电阻大约为几欧姆，允许流经的最大电流约零点几安，为了减小误差，电流表应选量程为0.6A的电流表，故B错误； C．闭合S前，为了防止电路中电流过大，保护电表，应使滑动变阻器接入电路中的有效阻值达最大，故应调节滑动变阻器的滑片至M端，故C错误； D．闭合S后，滑片越靠近N端，滑动变阻器接入电路中的有效阻值变小，外电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知路端电压变小，则电压表示数越小，故D错误。 故选A。 7．C 【详解】根据闭合电路欧姆定律有 变形得 令图线与纵轴截距为y，图线与横轴的截距为-x，则有 ， 解得 ， 根据图乙可知，图像a与纵轴的截距大于图像b与纵轴的截距，而图像a与横轴的截距等于图像b与横轴轴的截距，可知 Ea <Eb，ra= rb 故选C。 8．BD 【详解】在闭合电路中，由闭合电路的欧姆定律有 整理得 所以纵截距代表电动势 且 解得 故选BD。 9．BD 【详解】ABC．该实验的原理公式为闭合电路欧姆定律，为， 对应的直线方程为， 又因为纵截距为U0，斜率绝对值， 所以电池电动势为U0，内阻r为，故AC错误，B正确； D．电池的路端电压，即电压表两端电压U小于电池的路端电压，故D正确。 故选BD。 10．AC 【详解】AB．两种测量电路都存在系统误差，测量电路甲实际测量的电阻是电源内阻与电压表的并联电阻，而测量电路乙测量的电阻是电池内阻与电流表内阻之和。干电池的内阻较小，电压表的分流作用可以忽略，可以用滑动变阻器中的电流来代替干路中的电流，所以应该选择测量电路甲，故A正确，B错误； C．用测量电路甲，以电压表读数U为纵坐标，电流表读数I为横坐标，描点、连线，画出如图（a）实线所示的图线。根据，可知图线的纵截距为电动势的测量值，斜率的绝对值为电源内阻的测量值。考虑到电压表的内电阻，需要把电源的输出电流修正为，即需要把描绘的各点向右修正，电压越大，修正量越大，电压为0时，不需要修正。修正后的图线如图（a）中的虚线所示 该虚线是电源的真实伏安特性图线，易知，，故C正确； D．采用测量电路乙，仍以电压表读数U为纵坐标，电流表读数I为横坐标，画出图像图线如图（b）实线所示，图线的纵截距为电动势的测量值，斜率的绝对值为电源内电阻的测量值。考虑到电流表的内电阻，需要把路端电压修正为，即把描绘的各点向上修正，电流越大，修正量越大，当电流为0时，不需要修正。修正后的图线如图（b）中的虚线所示 该虚线是电源的真实伏安特性曲线，易知，，故D错误。 故选AC。 11．(1)E (2) 1.5 0.8 (3) 950 【详解】（1）测量干电池电动势和内阻时，干电池内阻较小，选用小阻值滑动变阻器调节更方便，可获得明显的电流电压变化。 故选E。 （2）[1]根据闭合电路欧姆定律，得 图像的纵截距等于电动势，因此 [2]图像斜率的绝对值等于，斜率 已知，因此 （3）[1]由图甲可得压敏电阻阻值与压力的关系为 当时， 两节干电池总电动势 电流表满偏电流，根据闭合电路欧姆定律，得 代入得 [2]保持电阻箱阻值不变，总电阻为 因此电流 12． 11.0/10.9/11.1 增大 【详解】[1]按照图甲所示电路，将图乙中器材连接完整，如图所示 [2]电压表量程为，分度值为，则读数为。 [3]断开时电路开路，电压表读数近似等于光伏电池的电动势，由表格数据可知，随着光强（盒盖高度）的增加，光伏电池电动势增大。 [4]根据闭合电路的欧姆定律，可得 可知图线的纵轴截距等于电动势，可得 对于非线性电源，在工作点，有， 代入，得 解得 13．(1) 2.50 2.5 (2) 2.91 0.30 【详解】（1）[1]由图丙，可知电压表示数为； [2]根据 解得 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 变形得 结合丁图， 图像的纵截距为电源电动势，可得 图像斜率的绝对值为 解得 14．(1)B (2)0--3V (3) (4) 1.58 0.63（0.58--0.63均可） (5) 2.5（2.4--2.6均可） 偏小 (6)方案可行，理由见解析 【详解】（1）A．机械调零不需要红黑表笔短接。红黑表笔短接是欧姆调零的操作，机械调零是在不通电的情况下调节表盘螺丝使指针指在零刻度线，故A错误； B．多用电表的电压挡测量时，电流需从红表笔流入、黑表笔流出，所以红表笔应接电源正极，黑表笔接负极，故B正确； C．测量电源电动势时，不须将干电池从电路中取出，故C错误； D．测量完成后，应将选择开关拨至OFF挡或交流电压最高挡，而不是欧姆挡，欧姆挡内部接有电源，长期存放可能损坏电表，故D错误。 故选B。 （2）干电池的电动势约，可知多用电表选择开关调至直流电压。 （3）实物图的连线如图所示 （4）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 可得 可知U-I图像的纵截距为，可知电动势为，斜率绝对值为电源内阻，可知内阻 （5）[1] 根据闭合电路欧姆定律有 可得 可得图像的纵截距为 可得电流表的内阻 [2]根据闭合电路欧姆定律有 可得 可得U-I图像的斜率为 可知干电池内阻的测量值偏小。 （6）热敏电阻的阻值可通过改变温度调节，从而改变外电路总电阻，获得多组路端电压U和电流I的数据，利用U-I图像可求得干电池的电动势和内阻，实验原理与原实验一致。 学科网（北京）股份有限公司 $