12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 分层作业 -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 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．某同学用伏安法测一节干电池的电动势（约1.5V）和内阻，所给的器材有： 电压表 电压表 电流表 电流表 滑动变阻器 滑动变阻器 开关和导线若干 (1)实验电路图应选甲、乙两图中的_____图 (2)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如下图所示，由图像知该电池的电动势______V，r=______Ω。 2．某实验小组进行测量一节干电池的电动势和内阻的实验，现有如下实验器材： A．待测干电池一节（电动势约，内阻约） B．电流表（量程0~0.6A，内阻约） C．电压表（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值，额定电流） E．滑动变阻器（最大阻值，额定电流） F．开关、导线若干 为了调节方便、测量准确： (1)实验中所用的滑动变阻器应选_____（选填实验器材前对应的字母）； (2)实验电路图应选择图中的_____（选填“甲”或“乙”）。 3．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，利用实验测得的几组数据作出图如下图所示，请你根据画出的图线，求出该电池的电动势_________V。 4．某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，现在他身边除了一节干电池（电动势用E表示、内阻用r表示）和一个开关S以及导线若干条外，还有一个电流表A和一个电阻箱R。他设计了如图所示的实验原理图进行实验。请回答以下问题： (1)某次实验电阻箱调节后如图甲所示，则此时电阻箱的读数为________。 (2)某次实验过程中测得电流表示数如图乙所示，此时电流表读数为________。 (3)根据多组数据作出了图像如图丙所示，若根据图像得到其斜率为a，截距为，则该电池的电动势为________，内阻为________。 (4)由于误差的原因，导致本实验中电动势的测量值________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）；内阻的测量值________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。 B层 5．小明在实验室中准备测定某些电池的内阻。 (1)小明利用铜片、锌片与橙子制成水果电池，他采用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻，此操作（选填“可行”或“不可行”） __________。 (2)小明用多用电表粗测①中水果电池电动势约为1.2V，查资料发现水果电池内阻约为。为准确测定水果电池的内阻，实验室提供了以下仪器：①电流表A（，内阻为）、②电压表V（0~3V，内阻约）、③电阻箱（）、④滑动变阻器（最大阻值）、⑤开关一个，导线若干。如图设计最为合理的电路图是 ______。 A．B．C．D． (3)小明另设计了如图乙所示的电路图，用于测定电池B的内阻（电动势未知），已知电源A的电动势、内阻。S先与1接通，调节电阻箱，记下电流表的示数，保持电阻箱接入电阻不变；S再与2接通，记下电流表的示数。重复以上操作，得到多组和的值；并作出的，的图像如图丙所示，若图线的斜率为k，纵轴上的截距为b，则电池B的内阻________________（选用、、k、b表示）。若考虑电流表内阻的影响，测得电池B内阻的测量值 ________真实值。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 6．某科技小组利用铜片、锌片和橙子制作了橙子电池，该电池的内阻约为1000Ω。 (1)该小组用电压表的3V挡直接测量该电池的电动势，表盘如图甲所示，可读出电池的电动势为___________V。 (2)为更精确地测量该电池的电动势和内阻，利用以下仪器，设计实验电路，进行实验。 A、灵敏电流计G（量程300μA，内阻为270Ω） B、电压表V（量程3V，内阻约为3kΩ） C、电阻箱R0（0~9999Ω） D、滑动变阻器R（0~3kΩ） ① 为将灵敏电流计G改装成量程为3mA的电流表，应将电阻箱的阻值调为R0=_________Ω，并与G并联，改装后的电流表应安装在图乙的___________处（选填“a”或“b”）； ② 该小组以电压表V的示数U为纵坐标，以灵敏电流计G的示数I为横坐标，描绘了图像，如图丙所示，则该电源的电动势为___________V，内阻为___________Ω。（以上两空结果均保留三位有效数字） C层 7．某实验小组为测量电源的电动势和内阻设计了如图所示的电路。 实验器材：待测电源，灵敏电流表，滑动变阻器，定值电阻，电压表，电流表，开关和导线若干。 （1）按图甲电路图连接好电路，将滑动变阻器、调到合适的阻值，闭合开关，反复调节滑动变阻器，直到灵敏电流表的示数为零，电压表的示数记为和，电流表、的示数记为和。图乙为某电压表的示数，其读数为___________V。 （2）断开开关，适当调大滑动变阻器的阻值，再次闭合开关，发现此时灵敏电流表G的示数不为零，缓慢___________（选填“调大”或“调小”）滑动变阻器的阻值，直至灵敏电流表的示数再次为零，记录电压表、电流表读数。 （3）重复（2）的步骤，记录多组电压表、电流表读数。 （4）实验完毕，整理器材。 （5）作出图像如图丙所示，由图像可得电源的电动势为___________，内阻为___________。（用、、表示） （6）理论上测得的电源电动势___________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 8．某实验小组为测量一锂电池的电动势和内阻。 a．首先用多用电表的直流电压10V档粗略测量了锂电池的电动势，测量结果如图甲所示。 b．为精确测量该电动势，又设计了如图乙所示电路，所用器材有：锂电池、智能手机、电压传感器、定值电阻、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路，将智能手机与电压传感器通过蓝牙无线连接，闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值，用智能手机记录对应的电压传感器测得的电压。回答下列问题： (1)由图甲可知，该锂电池的电动势约为_____V； (2)根据记录数据作出图像，如图丙所示。已知，可得_____V，_____（结果均保留两位有效数字） (3)电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果_____（填“有”或“无”）影响。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1)乙 (2) 1.5 1.0 【详解】（1）由于一节干电池的内阻远小于电压表内阻，则电压表的分流几乎可以忽略不计，同时电流表的内阻不是远大于电源内阻，为了较为精确的测定干电池的电动势和内阻，应选用电流表相对电源的外接法。 故选乙。 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得 整理可得 所以，图线的纵截距为 图线的斜率绝对值等于内阻，则有 2．(1)D (2)乙 【详解】（1）为了调节方便（滑动变阻器阻值过大时，滑片微小移动会引起电流变化过小，不便于调节），选择最大阻值较小的滑动变阻器，因此选D； （2）甲图测得的电源内阻等于真实电源内阻与电流表内阻之和，由于干电池内阻与电流表内阻接近，所以甲图误差很大；乙图误差来自电压表的分流，而本实验中电压表内阻远大于电源内阻，分流极小，测量误差很小，因此选择乙。 3．2.0 【详解】根据欧姆定律可得 可知图像的纵轴截距等于电动势，则有 4．(1)12.0 (2)0.58 (3) a b (4) 等于 大于 【详解】（1）电阻箱读数为 （2）电流表的量程为，每小格表示，所以电流表读数为 （3）[1][2]由 可得 可作图像，图像的斜率 纵轴截距为，所以。 （4）[1][2]误差来源：电流表有电阻，导致电源的内阻测量不准确；结论：，。 5．(1)不可行 (2)A (3) 等于 【详解】（1）因为多用电表的欧姆挡测量原理要用到内电路的电池提供电源让电路形成回路，而用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻无法形成回路，故填不可行。 （2）A．电路中电流表的内阻已知，当电阻箱的阻值为，电流表的示数为；当电阻箱的阻值为，电流表的示数为，根据闭合电路欧姆定律得 ， 联立可解得电动势和内阻的真实值，无电表引起系统误差，该电路图最为合理，A正确； B．电路中电压表内阻准确值未知，只能列式为 而实际列式为，存在系统误差，B错误； CD．因为水果电池内阻约为，电源内阻远大于滑动变阻器的阻值，若用C、D两图中的电路，电压表读数过小，读数误差偏大，CD错误。 故选A。 （3）[1]据题意S先与1接通时，根据闭合电路欧姆定律得 整理可得 S再与2接通时，根据闭合电路欧姆定律得 整理可得 由图可知当时， 分别代入上式可得， 联立可解得 [2]根据上述测量原理分析可知，该实验测得电源内阻的测量值等于真实值。 6．(1)1.60 (2) 30 b 2.12 【详解】（1）图甲可知电压表最小分度值为0.1V，故读数保留到百分位，即读数为1.60V，故电池的电动势为1.60V。 （2）[1]将灵敏电流计G改装成量程为3mA的电流表，则有 [2]因为改装后的电流表内阻已知，因此改装后的电流表应安装在图乙的b处。 [3][4]以上可知电流表量程扩大了10倍，则有 可知图像斜率绝对值为 解得 图像纵截距 7． 0.60 调小 a 等于 【详解】（1）[1]电压表分度值为0.05V，读数为0.60V； （2）[2] 由图甲所示电路图可知，当灵敏电流表示数为零时 要使灵敏电流表示数仍然为零，当R2的阻值增大时，应缓慢调小可变电阻R1的阻值； （5）[3][4] 由闭合电路欧姆定律可知，电源电动势 路端电压 由图像可知，电源电动势 电源内阻 （6）[5]由图甲所示电路图可知，路端电压的测量值等于真实值，流过电源的电流测量值等于真实值，因此电源电动势测量值与真实值相等。 8．(1)3.4 (2) 3.3 2.0 (3)无 【详解】（1）[1]由于测量电源电压时选用的是多用电表的直流电压10V档，故电表读数为 （2）[1] 由闭合电路欧姆定律有 滑动变阻器分压为 整理可得 根据图丙可知，则 [2] 图丙直线斜率为 又因为 代入数据解得 （3）[1]根据可知，电源电动势只与截距有关，与电阻箱无关，而电压传感器的电阻不理想仅影响电阻箱，故电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果无影响。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $