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

**基本信息** 本同步练习围绕电池电动势和内阻测量，通过基础辨析、综合应用、探究拓展三层设计，实现从实验原理到误差分析的渐进式巩固，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|实验原理、器材选择、基本误差判断|以选择题为主，如第1题器材组合辨析，强化物理观念| |中档层|图像分析、器材选择与误差综合|含填空与实验题，如第7题U-I图像计算内阻，培养科学思维| |提升层|实验设计、多变量探究与数据处理|如第9题电极间距对内阻影响的探究，发展科学探究能力|

12.3实验：电池电动势和内阻的测量 1 某兴趣小组用不同方法探究测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合（已有干电池、导线和开关）.为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(　　) A. 两个电压表和一个滑动变阻器 B. 一个伏特表和多个定值电阻 C. 一个安培表和一个电阻箱 D. 一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 2 （2024徐州模拟）如图所示，为研究充电宝的电动势和内阻的实验电路，A、B是两个多用电表，下列说法正确的是(　　) A. 多用电表B应选择直流电压挡 B. 实验中应始终闭合开关S C. 实验中应将滑动变阻器C的滑片从最右端逐渐向左滑动 D. 实验中会因为多用电表B的分压产生系统误差 3 （2024扬州阶段检测）如图所示，把铜片和锌片相隔约1 cm插入一个梨中，就制成一个水果电池；用电阻箱、电压表等器材测量水果电池的电动势和内电阻，下列说法正确的是(　　) A. 铜片是电池的负极，锌片是正极 B. 铜片和锌片相距越近、插入越深，电池的内阻就越大，越便于测量 C. 为了使测量更准确，测量过程不要迅速结束，要慢慢测量 D. 本实验系统误差来源是电压表的分流 4 （2025无锡期中）某实验小组先采用如图所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器阻值，发现电压表示数虽然有变化，但变化不明显，主要原因是(　　) A. 滑动变阻器与电路接触处断路 B. 滑动变阻器与电路接触处短路 C. 滑动变阻器的阻值太小 D. 电池内阻太小 5 （2025苏州阶段练习）某学习小组利用如图甲所示的实验电路测量一节干电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出U-I图线如图乙所示．下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A. 图甲中P为电压表 B. 图甲中Q为电流表 C. 由图乙可求得短路电流为0.4 A D. 由图乙可求得电池内阻为0.5 Ω 6 （2025南京阶段测试）王羽同学在测量电源电动势及内阻的实验中，把实物分别连成如图甲、乙所示的两种电路，然后在同一坐标系中分别作出如图丙所示的两条图线a与b，则下列说法正确的是(　　) 甲 乙 丙 A. 由图甲电路所描绘的图线是图丙中的a B. 由图丙中的a图线测得电源电动势约为 1.50 V，内阻约为3.0 Ω C. 在图甲实验中调节滑动变阻器滑片时，发现在某一端附近滑动时，数据变化不明显，可能是因为滑动变阻器的总阻值过小引起的 D. 考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，由图乙可知，误差来源于电流表有分压作用 7 为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用伏安法，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，内阻为0.2 Ω）； C. 电流表2（量程0～3 A, 内阻为0.1 Ω）； D. 电压表1（量程0～3 V，内阻约为3 000 Ω）； E. 电压表2（量程0～15 V，内阻约为5 000 Ω）； 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． 在用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) 为方便实验调节且能较准确地进行测量，在上述器材中电流表应选用　　　　，电压表应选用　　　　，滑动变阻器应选用　　　　Ｗ．（均选填器材前的字母序号） (2) 实验电路图应选择　　　　（选填“甲”或“乙”）. 甲 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，则干电池的电动势E＝　　　　V，内电阻r＝　　　　Ω.（结果均保留两位有效数字） 丙 8（2025连云港期末）某实验小组欲测量新、旧电池的电动势E和内阻r，实验室提供了以下器材： 待测新电池一节（电动势约为1.5 V，内阻约为0.5 Ω）； 待测旧电池一节（电动势约为1.2 V，内阻约为2 Ω）； 电压表V（量程0～3 V，内阻约为3 kΩ）； 电流表A（具有一定内阻，量程0～0.6 A）； 滑动变阻器R1（0～10 Ω，额定电流2 A）； 滑动变阻器R2（0～200 Ω，额定电流0.5 A）； 定值电阻R3（阻值20.0 Ω，额定功率10 W）； 定值电阻R4（阻值2.0 Ω，额定功率5 W）； 开关S，导线若干． 如图甲为实验电路原理图． 甲 (1) 请用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图． 乙 (2) 为了更准确地测量新电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选用　　　　（选填“R1”或“R2”）. (3) 实验小组根据测量新电池得到的数据，在坐标纸上画出了UI图像（U为电压表读数，I为电流表读数），如图丙所示．由图像可得新电池的电动势E＝　　　　V，内阻r＝　　　　Ω.（结果均保留两位小数） 丙 (4) 若考虑电流表和电压表内阻对实验结果的影响，对于旧电池，同样采用上述实验方法，由于电压表分流导致的测量误差会比新电池的　　　　（选填“大”或“小”）. 9 （2025徐州二模）某实验小组利用铜片、锌片和梨制作了水果电池，并测量该水果电池的电动势E和内阻r，探究电极间距对E和r的影响．如图甲所示为实验电路图，已知电流表内阻为Rg＝20 Ω、量程为0～1 mA，电阻箱阻值的变化范围为0～9 999 Ω. 甲 (1) 连接好电路后，在开关闭合前，电阻箱的阻值应调节到　　　　（选填“最大”“最小”或“任意值”）. (2) 调节电阻箱R，改变电流I，利用所测实验数据作出U-I图像，其中电压U＝IR. (3) 实验中依次增大铜片与锌片的间距，分别得到的U-I图像如图乙中的a、b、c、d. (4)由图乙可知，在该实验中，随电极间距的增大，该水果电池的电动势将　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”），内阻将　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”）. 乙 (5)曲线c对应的电池电动势E＝　　　　 V，内阻r＝　　　　 Ω，（结果均保留三位有效数字）该电动势的测量值无系统误差，请简要说明理由：　　　　　　　　　　　　　　　． 10 某实验小组测量电源的电动势和内阻时，设计了如图甲所示的测量电路．使用的器材有量程为500 mA、内阻为1.00 Ω的电流表，量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表，阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5，开关S，一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干． 甲 (1) 测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路，记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I.在一次测量中电压表的指针位置如图乙所示，其示数是　　　　V． 乙 (2) 其余实验数据如表所示．根据表中的数据，在图丙中的坐标纸上描绘出相应的5个点，并作出U-I图线． I/mA 440 400 290 250 100 U/V 2.10 2.32 2.40 2.70 丙 (3) 根据U-I图线求出电源的内阻r＝　　　　Ω.（结果保留三位有效数字） (4) 在下列图中，实线是由实验数据描点得到的U-I图像，虚线表示该电源真实的路端电压和干路电流的关系图像，其中表示正确的是　　　　． A B C D (5) 根据实验测得的数据，判断R3与R4阻值的大小关系并写出依据． 第3节　实验：电池电动势和内阻的测量 1. A　两个电压表和一个滑动变阻器，无法求出电路中的电流，A不可取；伏特表测路端电压，电流可由路端电压和定值电阻求得，通过改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，B可取；安培表测电流，再由电流和电阻箱可得路端电压，通过改变电阻箱阻值获取多组数据，C可取；一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器，可以测得电压和电流，移动滑动变阻器滑片可以获得多组数据，D可取．故选A. 2. C　由图可知，多用电表B与滑动变阻器串联，应选择直流电流挡，故A错误；实验中读取完数据应断开开关S，不可以始终闭合，故B错误；在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最右端，使滑动变阻器接入电路的阻值最大，所以实验中应将滑动变阻器C的滑片从最右端逐渐向左滑动，故C正确；实验中会因为多用电表A的分流产生系统误差，故D错误． 3. D　锌更容易失去电子，为负极，故A错误；铜片和锌片相距越远、插入越浅，电池的内阻就越大，越便于测量，故B错误；水果电池工作后，内部会发生变化，内阻会变化，测量过程要尽快结束，故C错误；由图可知，计算得出的电流实际是流过电阻箱的电流，小于流过电池的电流，所以本实验系统误差来源是电压表的分流，故D正确． 4. D　用如图所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器阻值，发现电压表示数虽然有变化，但变化不明显，说明滑动变阻器既不断路，也不短路，其阻值始终相对于电池内阻很大，即电池内阻太小，故D正确． 5. D　图甲中P与滑动变阻器串联，为电流表；图甲中Q与滑动变阻器并联，为电压表，故A、B错误；由图乙可求得路端电压为1.0 V时，电路中电流为0.4 A，不是短路电流，故C错误；由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，可得U＝E－Ir，则UI图像的斜率的绝对值表示电池的内阻r＝＝ Ω＝0.5 Ω，故D正确． 6. D　图甲的电压表测量电源的路端电压，则其U-I图线的斜率绝对值表示电源内阻和电压表内阻并联之后的阻值，而图乙中U-I图线的斜率绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和，所以图乙对应的图线斜率绝对值大些，故由甲电路所描绘的图线是b，由乙电路所描绘的图线是a，故A错误；根据U＝E－Ir可知，U-I图像中图线与纵坐标交点表示电动势，故有E＝1.5 V，图像的斜率大小表示内阻，故有r＝ Ω＝1 Ω，故B错误；在实验中调节滑动变阻器滑片时，发现在某一端附近滑动时，数据变化不明显，可能是因为滑动变阻器的总阻值过大引起的，故C错误；考虑电压表和电流表内阻对实验的影响，由图乙可知，误差来源于电流表有分压作用，故D正确． 7. (1) B　D　F　(2) 甲　(3) 1.5　0.80 解析：(1) 测量一节干电池，为了读数准确，所以电流表选择量程0～0.6 A；一节干电池的电压约为1.5 V，为了读数准确，所以电压表量程应选择0～3 V；为了方便调节，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小的，故选择F. (2) 由于电流表内阻已知，故应采用相对电源的电流表内接法，即实验电路图选择图甲． (3) 根据实验原理E＝U＋I(r＋RA)，电源电动势即为纵截距，由图像可知E＝1.5 V，图像斜率绝对值为r＋RA＝ Ω＝1.0 Ω.解得内阻为r＝0.80 Ω. 8. (1) (2) R1 (3) 1.45　0.50　(4) 小 解析：(1) 根据电路图连接实物图，如图所示． (2) 图甲电路图的系统误差在于电压表的分流，为了减小误差，需要使电压表的内阻远远大于滑动变阻器接入电阻，可知，滑动变阻器选择总阻值小一些的，即滑动变阻器应选用R1. (3) 实验中，为了减小电压表读数误差，需要使得电压表示数变化幅度大一些，即需要在电源上串联一个小电阻，可知串联的定值电阻选择R4.根据闭合电路欧姆定律有U＝E－I(r＋R0)，根据图像有E＝1.45 V，r＋R0＝ Ω，解得r＝0.50 Ω. (4) 根据闭合电路欧姆定律有U＝E－I(r＋R0)，则电压表示数变化ΔU＝－(r＋R0)ΔI，由于旧电池电动势小于新电池电动势，旧电池内阻大于新电池内阻，结合上述可知，旧电池相对于新电池，电压表的分流相对较小，造成的实验误差较小． 9. (1) 最大　(4) 不变　增大　(5) 0.975(0.973～0.977)　436(434～438)　由闭合电路欧姆定律可知U＝－(Rg＋r)I＋E，所以UI图像的纵截距即为水果电池的电动势，无系统误差 解析：(1) 为了电路安全，开关闭合前，应将电阻箱接入电路的阻值调至最大． (4) 由闭合电路欧姆定律知E＝U＋I(Rg＋r)，整理得U＝E－I(Rg＋r)，则UI图像的纵截距表示水果电池的电动势，斜率的绝对值表示水果电池的内阻和电流表内阻之和，由图乙可知在该实验中，随电极间距的增大，水果电池的电动势不变，内阻逐渐增大． (5) 由图乙可知电源电动势大小E＝0.975 V，UI图像的斜率绝对值k＝＝Rg＋r，代入数据解得r＝－Rg＝ Ω－20 Ω≈436 Ω；UI图像的纵截距就是水果电池的电动势，则水果电池的电动势测量值无系统误差． 10. (1) 2.00 (2) (3) 1.05(1.03～1.07)　(4) C (5) R3>R4.由于测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路，当R1、R2同时串入电路有R1＋R2＝ Ω＝5.25 Ω，当R1、R2、R3同时串入电路有R1＋R2＋R3＝ Ω＝8 Ω，当R1、R2、R3、R4同时串入电路有R1＋R2＋R3＋R4＝ Ω＝9.6 Ω，可知R3＝2.75 Ω，R4＝1.6 Ω，故根据实验数据可知R3>R4. 解析：(1) 由于电压表量程为3 V，且分度值为0.1 V，则电压表示数为2.00 V. (3) 改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路，相对于将滑动变阻器采用限流式接法接入电路，改变滑片位置，因此，将电流表和电源看作等效电源，电压表的读数即为路端电压，根据闭合电路欧姆定律有U＝E－I(r＋RA)，则图线斜率的绝对值即表示了电源的内阻与电流表内阻之和，有r＝×103 Ω－1.00 Ω＝1.05 Ω. (4) 该实验电流表位于干路上，电流表有一定的分压作用，则有U外＝U＋UA，可知电源真实的路端电压大于电压表示数U；当电流为0时，电流表分压为0，则此时电源真实的路端电压等于电压表示数，即U-I图像的纵轴交于同一点，综上分析可知，电源真实的路端电压和干路电流的关系图像在实验数据描点得到的U-I图像的上方，且两图像在纵轴交于同一点，故C正确． 学科网（北京）股份有限公司 $