12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 课时训练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦电池电动势和内阻测量实验，通过基础辨析、实验操作到综合探究的三层设计，强化科学探究与科学思维，实现从概念理解到问题解决的进阶巩固。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|实验原理与注意事项|选择题考查伏安法误差分析、电路连接规范，强化物理观念| |中档层|器材选择与数据处理|实验题涉及电表量程选取、U-I图像应用，培养科学推理能力| |提升层|误差分析与综合应用|综合实验题含电表改装、图像斜率计算，深化科学探究与创新思维|

第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 课时训练 一．选择题： 1.用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列注意事项中错误的是(　　) A.应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显 B.应选用内阻较小的电压表和电流表 C.移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路，以免造成电流表过载 D.根据实验记录的数据作U－I图像时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧 2.(多选)某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20 Ω，连接电路的实物图如图所示。该同学接线中错误和不规范的做法是(　　) A.滑动变阻器不起变阻作用 B.电流表接线有错 C.电压表量程选用不当 D.电压表接线有错 3.(多选)用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，根据某次实验记录数据画出的U－I图像如图所示，下列关于这个图像的说法中正确的是(　　) A.纵轴截距表示待测电池的电动势，即E＝3.0 V B.横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6 A C.根据r＝，计算出待测电池内阻为5 Ω D.根据r＝，计算出待测电池内电阻为1.0 Ω 2． 实验题： 4.要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 Ω)，现有下列器材：理想电压表(3 V和15 V两个量程)、电阻箱R(0～999.9 Ω)、定值电阻R0＝3 Ω、开关和导线。某同学根据所给器材设计如下的实验电路： (1)电路中定值电阻R0的作用是_________________________。 (2)请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。 (3)该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表示数U，得到两组数据：R1＝2 Ω时，U1＝2.37 V，R2＝4 Ω时，U2＝2.51 V。由这两组数据可求得电源的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω(结果保留3位有效数字)。 5.“利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻”，要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是图中的________(选填“甲”或“乙”)。 (2)现有开关和导线若干，以及以下器材： A.电流表(0～0.6 A) B.电流表(0～3 A) C.电压表(0～15 V) D.电压表(0～3 V) E.滑动变阻器(0～10 Ω) F.滑动变阻器(0～500 Ω) 实验中电流表应选用________；电压表应选用________________________；滑动变阻器应选用________。(选填相应器材前的字母) 6.某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表(量程0～3 V，内阻约为3 kΩ) 电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω) 滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A) 待测电池组(电动势约为3 V，内阻约为1 Ω) 开关、导线若干 (1)该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。 (2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________(选填“a”或者“b”)端。 (3)实验中发现调节滑动变阻器的阻值时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 Ω的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________Ω(结果均保留2位有效数字)。 7.某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有： A.电压表V：0～3 V～15 V B.电流表A：0～0.6 A～3 A C.滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A) D.滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A) E.电阻箱R(0～999.9 Ω) F.开关和导线若干 (1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，滑动变阻器应选用________(选填字母代号“R1”或“R2”)； (2)根据实验要求在图甲虚线框中画出电路图，并补充连接实物电路图乙； (3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω。 8.小聪和小明收集了手机的锂电池(电动势E的标称值为3.4 V)，并设计了如图甲所示的电路图测量锂电池的电动势E和内阻r。 (1)小聪的实验操作是：闭合开关S；调整电阻箱R0的阻值为R1时，读出电压表的示数为U1；调整电阻箱的阻值为R2时，读出电压表的示数为U2。根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势，其表达式为E＝________； (2)小明认为用线性图像处理数据更便于分析。他在实验中多次改变电阻箱的阻值，获取了多组数据，画出的 － 图像为一条直线(如图乙)。由图乙可知该电池的电动势E为________ V、内阻r为________ Ω(结果均保留2位有效数字)。 9.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) 10.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)。 11.我国新能源汽车累计销量130.6万辆，位于世界领先水平。某兴趣小组为研究车载电池的性能，设计了如图所示的电路测量一块老化的车载电池的电动势和内阻，所用器材如下： A.待测电池，电动势约为12 V，内阻约十几欧姆 B.直流电压表V1(量程为0 ～ 15 V)，内阻约为10 kΩ C.直流电压表V2(量程为0 ～ 6 V)，内阻约为3 kΩ D.定值电阻R0(未知) E.滑动变阻器R，最大阻值为30 Ω F.导线和开关 (1)由于定值电阻R0阻值未知，某同学需先利用该电路测量定值电阻R0的阻值，其先把滑动变阻器R的阻值调到最大，再闭合开关，读出电压表V1、V2的读数分别为9.0 V、3.0 V，则R0 ＝________Ω。 (2)改变滑动变阻器的滑片位置，得出几组U1、U2的值，作出如图所示的图像，可得电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果均保留3位有效数字) (3)由于电表内阻影响，该实验测得的电池的电动势值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 参考答案： 1.答案　B解析　由U＝E－Ir可知，应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数变化明显，故A正确；实验电路相对于电源来说采用电流表外接法，电流表外接法的误差来源是电压表的分流，电压表内阻越大，实验误差越小，应选择内阻大的电压表进行实验，故B错误；移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载，故C正确；根据实验记录的数据作U－I图像时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，故D正确。 2.答案　AD解析　滑动变阻器要起变阻的作用，必须使接入电路的两根导线中的一条接在下部线圈处的接线柱上，另一条接在上面的金属杆一端的接线柱上，图中变阻器起不到变阻的作用，故A符合题意；电流表和电压表接入电路时，选择好恰当的量程后，要特别注意“＋”“－”接线柱接入电路是否正确，图中电流表的“＋”“－”接线柱接入电路的方式可使电流从“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出，故B不符合题意；干电池的电动势约为1.5 V，电压表选择3 V的量程适当，故C不符合题意；电压表不能直接并联到电源两端，且电压表“＋”“－”接线柱接入电路的方式不符合电流从“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出的要求，故D符合题意。 3.答案　AD解析　U－I图像的纵截距为I＝0时的路端电压，其大小等于电动势，故E＝3.0 V，A正确；横轴截距表示路端电压为2.4 V时的电流，并非短路电流，B错误；U－I图像的斜率的绝对值表示电池内电阻，故r＝＝ Ω＝1.0 Ω，C错误，D正确。 4.答案　(1)保护电源，防止短路　(2)如解析图所示 (3)2.95　1.22 解析　(1)若无R0存在，当R调节到0时，外电路短路，有烧坏电源的危险，故R0的作用是保护电源，防止短路。 (2)如图所示，注意电压表量程选择。 (3)根据闭合电路欧姆定律，得 当电阻箱读数为R1＝2 Ω时E＝U1＋r 当电阻箱读数为R2＝4 Ω时E＝U2＋r 联立以上两式得E＝2.95 V，r＝1.22 Ω。 5.答案　(1)甲　(2)A　D　E 解析　(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大；用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小，测量引起的误差小，故选择甲电路。 (2)一节干电池的电动势约为1.5 V，因此电压表量程选择3 V，故选D；因干电池允许通过的电流较小，电流表量程选择0.6 A，故选A；为使电流表有较大角度的偏转，需选用最大阻值小的滑动变阻器，故选E。 6.答案　(1)5　(2)a　(3)2.9　0.80 解析　(1)应用伏安法测电源电动势和内阻，电压表应测量电源两端的电压，故导线5接滑动变阻器的一端应改接到电源的正极。 (2)滑动变阻器起保护电路的作用，因此闭合开关前，应将其接入电路的电阻值调为最大，故滑片P应置于a端。 (3)在电池组负极和开关间串联一个阻值为5 Ω的电阻，由闭合电路的欧姆定律有U＝E－I(r＋R)，所以U－I图线的纵截距表示电源电动势，E＝2.9 V，图线斜率的绝对值表示电源内阻与定值电阻串联的总电阻， 所以电源内阻为r＝ Ω＝0.80 Ω。 7.答案　(1)0～3 V　0～0.6 A　R1　(2)见解析图(a)　见解析图(b)　(3)1.5　2.5 解析　(1)由题图丙可知，电流小于0.6 A，故电流表应选用的量程为0～0.6 A；而电池的电动势约为1.5 V，故电压表应选用的量程为0～3 V；为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器应选用R1。 (2)对照电路原理图，连接实物图。 (3)U－I图像的纵轴截距表示电池的电动势，故该电池的电动势E＝1.5 V； 斜率的绝对值表示电源的内电阻，故r＝ Ω＝2.5 Ω。 8.答案　(1)　(2)3.3　0.25 解析　(1)由闭合电路的欧姆定律可知E＝U1＋r， E＝U2＋r，联立解得E＝。 (2)由闭合电路的欧姆定律可知E＝U＋r，整理得＝·＋，故纵截距＝0.3，斜率＝＝，解得r＝0.25 Ω，E＝ V≈3.3 V。 9.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，改装后电压表量程应不小于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。 10.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，需要串联的电阻阻值为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＝＝ Ω·A－1 截距b＝＝0.7×104 A－1 解得电源电动势E＝1.4 V，r＝0.50 Ω。 11.答案　(1)15　(2)11.8(11.6 V～11.8 V均可) 14.03(13.88 Ω～14.08 Ω均可)　 (3)小于 解析　(1)根据电路特点，电压表V2示数为3 V，滑动变阻器两端的电压为6 V，则R0＝＝15 Ω。 (2)由实验原理得E＝U1＋r，整理得U1＝E－U2。 将图线延长如图，图线与纵轴的交点即为电动势，由图可知电动势为 E＝11.8 V(由于误差11.6 V ～ 11.8 V均可)。 图线的斜率绝对值表示内阻与定值电阻R0的比值，则有＝，得r≈14.03 Ω (由于误差13.88 Ω ～ 14.08 Ω均可)。 (3)由等效电路可知，当外电路断开时，电源两端电压等于电动势，由原理图可知，当电路断开时，电压表V1的示数小于电动势，则由该实验测得的电池的电动势值小于实际值。 学科网（北京）股份有限公司 $