12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 同步练习 --2025-2026学年下学期高一物理人教版必修第三册 (2)

**基本信息** 聚焦表箱法测电动势和内阻，通过基础操作、进阶分析、综合探究三层设计，实现从仪器选择到误差分析的知识进阶，培养科学探究与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|多用电表读数、基本电路设计|第1题通过橙汁电池情境，考查电压挡读数与定值电阻选择，夯实物理观念| |进阶层|数据处理、图像分析|第3题结合电阻箱调节与1/I-R图像，训练科学推理与模型建构能力| |综合层|电表改装、误差综合|第5题要求改装电压表并分析分流影响，提升科学论证与质疑创新素养|

12.3实验：电池的电动势和电阻的测量之表箱法 1．某科技小组，利用铜片，锌片和橙子制作了橙汁电池，该电池的内阻约为500Ω。 (1)该科技小组，用多用电表的2.5V电压挡测量了该电池的电动势，如下图所示，该小组读取电池的电动势为 V（保留两位有效数字）。 (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、电流表（量程1mA，内阻为500Ω） B、电流表（量程，内阻为1000Ω） C、滑动变阻器R（阻值范围0~2000Ω） D、定值电阻为1000Ω E、定值电阻为9000Ω ①该电路中，定值电阻应选择 （填写序号）； ②该小组以电流表的示数为纵坐标，以电流表的示数为横坐标，描绘了图像，截距如图所示；则该电源的电动势为 V，内阻为 Ω；（结果均保留三位有效数字） ③在不考虑偶然误差的情况下，该实验电源内阻的测量值 （填“>”、“=”或“<”）真实值。 2．如图甲所示，将两个不同金属电极插入水果中就可以做成一个水果电池，某同学准备测定一水果电池的电动势和内阻。实验室提供的器材如下： A．待测水果电池（电动势约，内阻小于） B．滑动变阻器（阻值）； C．滑动变阻器（阻值）； D．电压表（量程，内阻约）； E．毫安表A（量程，内阻为）； F．开关一个，导线若干。 （1）为了尽可能准确测定这个水果电池的电动势和内阻，已提供的如图乙、丙所示的两个测量电路图，应选 （填“乙”或“丙”）； （2）该同学实验时根据记录的数据在坐标系中描点并作出图线如图丁所示，根据图线求出这个 水果电池的电动势为 V、内阻为 。 3．为测量电源的电动势和内阻，某小组同学设计了图甲（右上方）所示的实验电路，电路中的各个器材元件及其参数为：电池组（电动势约5V）、电流表（量程2A）、电阻箱R1（0~99.9Ω）、滑动变阻器R2（0~10Ω）、开关三个及导线若干。 (1)实验步骤如下： a、在闭合开关前，调节电阻R1或R2至最大值，之后闭合开关S，再闭合S1或S2（根据b步骤判断）；b、调节电阻 （选填“R1”或“R2”），得到一系列电阻值R和电流I的数据； c、断开开关，整理实验仪器。 图乙中的实线是由实验数据绘出的图像，电源电动势E= V，内阻r= Ω（计算结果保留2位有效数字）； (2)考虑到电流表实际并非理想电表，则电源电动势测量值 真实值，内阻测量值 真实值（以上均选填“大于”“等于”或“小于”），真实的图像更接近图乙中的 虚线（选填“①”“②”或“③”）； 4．某兴趣小组将铜片和锌片相隔一定距离插入橙子中，制成了一个水果电池。他们用如图所示的实验电路测量这个电池的电动势E和内阻r，图中电流表G内阻为100Ω，量程为0~300μA；电阻箱R阻值的变化范围为0~9999Ω。该小组实验操作如下： （1）闭合开关S，调节电阻箱R，记录电阻箱R的阻值和电流表G的示数，如下表所示。 R/kΩ 9 8 7 6 5 4 3 I/μA 92 102 115 131 152 180 220 U/V 0.828 0.816 0.805 a 0.760 0.720 0.660 （2）根据记录的数据计算出电阻箱R两端的电压U，表中所缺数据a= 。 （3）根据表格中的数据，利用Excel作出的U-I图像如下图，经拟合得到图像函数关系式为，则该水果电池的电动势E= V（结果保留两位有效数字）、内阻r= Ω（结果保留一位小数）。 5．某实验小组测量“水果电池”的电动势（约3.8V）和内阻。为了更准确地测量电动势和内阻，他们在实验室找到了下列器材： A．电流表G（量程为0~1mA，内阻为）B．电阻箱R（）C．定值电阻 D．定值电阻E.定值电阻F.开关、导线若干 ①由于没有电压表，同学们需要把电流表G改装成量程为4.5V的电压表，则需要把电流表G与定值电阻 （选填“”“”或“”）串联，改装成电压表。 ②同学们根据器材设计了如图乙所示测量电路，正确连好电路。实验中通过调节电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值R及相应电流表G的示数I，某次实验时电流表G的指针指示的电流值为0.4mA，则此时水果电池的输出电压为 V。 ③测得多组数据，作出图像，如图丙，不考虑电压表支路分流的影响，则该水果电池的电动势为 V，内阻 。 ④若考虑电压表支路分流的影响，则电动势E的测量值相比真实值 ，内阻r的测量值相比真实值 。（均选填“偏大”“偏小”或“相等”） 6．某课外科技活动小组利用铜片、锌片和水果制作了水果电池，铜片是电池的正极、锌片是负极。将水果电池、电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）等按图1所示的电路图连接，测该电池的电动势和内阻。回答下列问题： (1)按图1所示的电路图，将图2中的器材连线补充完整。 (2)闭合开关，多次改变电阻箱的阻值，记录下若干组电压表读数和对应的值。若某次的示数如图3所示，则此次的阻值为 。 (3)根据闭合电路欧姆定律，与、、的关系式为 。 (4)根据记录数据作出图像，如图4所示，求得 ， 。（结果均保留2位有效数字） 7．某同学利用图甲电路测量电源电动势E（约）和内阻r（约），其中R为电阻箱，为定值电阻（实验室有“”、“”、“”三种规格定值电阻供选择），电压表内阻约，多次改变电阻箱的阻值R，记录下对应的电压表读数U，并作出如图乙所示图线。 (1)由乙图数据可知，该同学选用的定值电阻的阻值是 。（选填“”、“”或“”） (2)若不考虑电表对电路的影响，根据乙图中的数据可测得该电源的电动势 V，内阻 。（结果保留三位有效数字） (3)若考虑电表对电路的影响，该同学实验测得的电动势和内阻分别与真实值相比： ， 。（选填“小于”、“等于”或“大于”） 第3页 共4页 ◎ 第4页 共4页 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 学科网（北京）股份有限公司 《表箱法测量电源的电动势和电阻》参考答案 1．(1)0.95 (2) E 0.980 510 = 【详解】（1）电压表测量电压，读数应该是均匀的，所以读数读中间的刻度表盘，从而读出电池的电动势为。 （2）[1]由于电池的电动势为，接近，所以考虑电流表满偏时电压应达到，根据欧姆定律有 解得 所以定值电阻应该选择E； [2] 图像中，根据改装后的电压表量程为，所以电流为时，对应的电压为，所以电源的电动势为； [3]根据闭合电路欧姆定律，在外电压为0时，有 代入数据解得； [4]该实验中对于电源内阻测量，根据，并考虑了电流表内阻问题，显然电源内阻的测量值等于真实值。 2． 乙 0.97 700 【详解】（1）[1]由题意，毫安表A的内阻为已知，可以将毫安表的内阻看成电池内阻的一部分，为减小测量误差，毫安表用外接法，因此应选测量电路图乙。 （2）[2]由闭合电路欧姆定律可得 可知图线的纵轴截距表示水果电池的电动势，为 [3] 图线的斜率大小为 解得 3．(1) R1 5.0V 3.0Ω (2) 等于 大于 ③ 【详解】（1）[1]要用电阻箱与电流表结合测量电动势与内阻，则要改变电阻箱的值并且记录接入电路电阻的阻值，故调节电阻R1得到一系列电阻值和电流数据。 [2][3]由闭合电路欧姆定律可得，整理得 由上式可知图线的斜率是电动势的倒数，图像的斜率为 解得电动势为 图线在纵轴上的截距是 解得内阻 （2）[1][2]考虑到电流表实际并非理想电表，由闭合电路欧姆定律可得 可得 可得图像的斜率不变，故电动势测量值等于真实值。图线在纵轴上的截距是 可得内阻的测量值大于真实值。 [3]图乙中的实线是由实验数据绘出的图像，由两种情况的表达式可知真实的图像更接近图乙中的③。 4． 0.786 0.95 1207.5 【详解】[1]根据欧姆定律可得 [2][3]根据 可知 代入题中电流表内阻，则有 5．(1)3.80 (2) 1.8 4 2 偏小 偏小 【详解】（1）多用电表的选择开关旋转至直流电压5V挡，读数为3.80V。 （2）①[1]根据改装原理，改装后电压表内阻为 定值电阻的阻值 故选择。 ②[2]当电流表的指针指示的电流值为0.4mA时，电源输出电压为 ③[3][4]根据闭合电路欧姆定律，有 变形得 结合图像有， 解得， ④[5][6]由于电压表支路分流，电动势E、内阻r的测量值均相比真实值偏小。 6．(1) (2)3200 (3) (4) 0.85 0.85 【详解】（1）电路连线如图 （2）依据电阻箱的示数，得此次的阻值为3200Ω。 （3）由分压原理，知 得 （4）[1][2]结合图4，知截距，斜率大小 所以有， 得 7．(1)20Ω (2) 6.25 1.25 (3) 小于 小于 【详解】（1）由乙图可知，当R=10Ω时，U=2V，则 当内阻取近似值1Ω时，可得R0=19Ω 则该同学选用的定值电阻的阻值是20Ω。 （2）[1][2]由电路可知 解得 由图像可知， 解得E=6.25V，r=1.25Ω （3）[1][2]若考虑电压表的内阻影响，则电动势的测量值为 内阻测量值 所以电动势的测量值偏小，内阻测量值偏小。 答案第2页，共3页 答案第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $