4.2 科学测量：电源的电动势和内阻 同步作业 -2026-2027学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

**基本信息** 聚焦电源电动势和内阻测量，通过基础认知、实验操作、拓展探究三层设计，实现从概念理解到科学探究的进阶，适配新授课知识巩固与能力培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|数据处理方法与实验原理|选择题考查图像法等基础方法，强化物理观念| |实验操作|仪器选择与基本电路设计|实验题含仪器选型与U-I图像绘制，培养科学思维| |拓展探究|误差分析与创新测量方案|结合电阻箱法及误差分析，提升科学探究能力|

第2节 科学测量：电源的电动势和内阻 同步作业 一、选择题 １．某同学用电压表、电流表测量一节干电池的电动势和内阻，采用的电路图如图所示。实验过程操作正确，他记录了七组(U，I)数据，关于数据的处理，下列说法正确的是(　　) A．电压表的读数U的平均值等于电动势E B．任意取两组数据，代入方程E＝U1＋I1r，求出E、r C．画出U­I图线，由图像法求E、r D．以上说法都正确 2．(多选)用伏安法测电源的电动势和内电阻的实验中，下列说法中正确的是(　　) A．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数的变化明显 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造成电流表过载 D．使滑动变阻器的阻值尽量大一些误差才能较小 二、实验题 3．在测定一节干电池(电动势约为1.5 V，内电阻约为2 Ω)的电动势和内电阻的实验中，滑动变阻器和电压表各有两个可供选择： A．电压表，量程为15 V B．电压表，量程为3 V C．滑动变阻器(0～20 Ω，3 A) D．滑动变阻器(0～500 Ω，0.2 A) (1)电压表应该选________(选填“A”或“B”)，这是因为_________。 (2)滑动变阻器应选________(选填“C”或“D”)，这是因为_____________。 4.为测定一节干电池的电动势和内阻，现提供如下仪器： A．电压表(量程0～3 V，内阻约8 kΩ) B．电流表Ⓐ(量程0～0.6 A，内阻约0.8 Ω) C．滑动变阻器(0～20 Ω) D．开关 E．若干导线 (1)为准确测定干电池的电动势和内阻，应选择图______(选填“甲”或“乙”)进行测量。 (2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至______(选填“左”或“右”)端。 (3)移动变阻器的滑片，得到几组电压表和电流表的示数，描绘成如图丙所示的U­I图像，从图线得出一节干电池的电动势为________V。 (4)利用图丙可得到干电池的内阻为________Ω(保留两位有效数字)。 甲　　　　乙　　　　　丙 5.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中，供选用的器材有： A．电流表(量程：0～0.6 A，RA＝1 Ω) B．电流表(量程：0～3 A，RA＝0.6 Ω) C．电压表(量程：0～3 V，RV＝5 kΩ) D．电压表(量程：0～15 V，RV＝10 kΩ) E．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流1.5 A) F．滑动变阻器(0～2 kΩ，额定电流0.2 A) G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干 (1)请在题中虚线框中画出能使本实验测量精确程度高的实验电路图。 (2)电路中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。(用字母代号填写) (3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路。 (4)引起该实验系统误差的主要原因是____________________________。 6．在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 Ω和1 kΩ。图甲和图乙分别为实验原理图及所需的器件图。 甲　　　　　　　　　乙 (1)试在实物图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路。 (2)一位同学记录的6组数据见表，试根据这些数据在图丙中画出U­I图线。根据图像读出该电池的电动势E＝________V，电池内阻r＝________Ω。 I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 丙 7．用图甲所示的电路，测定某蓄电池的电动势和内阻，R为电阻箱，阻值范围0～9 999 Ω，R0是定值电阻，电压表内阻对电路的影响忽略不计。 该同学连接好电路后，闭合开关S，改变电阻箱接入电路的电阻值，读取电压表的示数。根据读取的多组数据，他画出了如图乙所示的图像。 (1)请根据图甲电路图，连接实物图。 (2)在图乙所示图像中，当＝0.10 V－1时，外电路处于________(选填“通路”“断路”或“短路”)状态。 (3)根据该图像可求得该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留两位有效数字) 甲　　　　　　乙 8．某科技小组的同学通过查找资料动手制作了一个电池。 (1)李同学选用图甲所示的电路图测量该电池的电动势和内阻。在他测量与计算无误的情况下，他所得到的电源电动势E的测量值比真实值偏小。E的测量值比真实值偏小的原因可能是________造成的。(选填选项前的字母) A．电压表的分流 B．电流表的分压 甲　　　　乙　　　　　　丙 (2)张同学选用图乙所示的电路图测量该电池的电动势和内阻，其中，定值电阻的阻值为R0，根据实验电路图连接好电路，闭合开关，逐次改变电阻箱接入电路中电阻的阻值R，读出与R对应的电压表的示数U，并作记录，根据多组实验数据绘出了如图丙所示的­图像，若已知图线的斜率为k，纵轴截距为b，则这个实验中所测电池电动势的测量值E＝________，内阻的测量值r＝________。 9．一课外小组同学想要测量一个电源(电动势E约为6.2 V，内阻r约为2.2 Ω)的电动势及内阻。准备的器材有：电流表A(0～200 mA，内阻是12 Ω)，电阻箱R(最大阻值9.9 Ω)，定值电阻R0＝6.0 Ω，一个开关和若干导线。 (1)请在方框中画出设计的电路图。 (2)记录实验中电阻箱的阻值R和对应的电流表A示数的倒数，得到多组数据后描点作出R­图线如图所示，则该电源的电动势E＝________ V，内阻r＝__________ Ω。(结果保留两位有效数字) 10.(2026·江苏盐城期末)某组同学利用铜片、锌片和苹果制作了水果电池，并测量这种电池的电动势E和内阻r。 (1)用量程“0~3 V”的电压表粗测水果电池的电压，指针偏转如图甲所示，读数为　　　　 V。  (2)该组同学又用微安表和一个电阻箱设计了如图乙的电路图。请按电路图完善实物电路的连接。 (3)闭合开关S前，电阻箱接入电路阻值应为　　　　(选填“最大”或“最小”)。  (4)实验中，测得多组I、R的值，并作出R-图像，如图丁所示。由此可得水果电池的电动势E=　　　　 V，内阻r=　　　　 kΩ。  (5)用图乙所示电路进行实验可能存在的问题　　　  　　　。  11. (2026·江苏扬州中学月考)用图甲所示的电路测定某电源的电动势和内阻，R为电阻箱，阻值范围0~9 999 Ω，R0是保护电阻，电压表内阻对电路的影响可忽略不计。该同学连接好电路后，闭合开关S，改变电阻箱接入电路的电阻值，读取电压表的示数。根据读取的多组数据，他画出了图乙所示的图像。 (1)在图乙所示图像中，当=0.10 V-1时，外电路处于　　　　(选填“通路”“断路”或“短路”)状态。  (2)根据该图像可求得该电源的电动势E=　　　　 V、内阻r=　　 Ω。  (3)本实验存在系统误差，原因是　　　　(选填“①电压表分流”或“②电流表分压”前面的序号)，由此造成电源内阻测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。  参考答案： 1.[答案]C　[电压表测的是外电路两端的电压，不等于电动势，A错误；测量的偶然误差很大，因而只用两组数据列方程求出E、r时误差较大，B错误；这七组数据对应的点不一定都在一条直线上，作U­I图像时，会舍去误差较大的点，故由图像法求E、r可减小偶然误差，故C正确。 2.[答案]AC　[伏安法测电源电动势和内电阻的实验中，要求电源的内阻适当大些，这样路端电压变化较明显，方便实验数据的收集、整理和之后的作图，故A正确；电压表的分流会造成实验的误差，故电压表内阻应大些，B错误；移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路，否则将造成电流表过载，烧坏电流表，C正确；干电池的电动势为1.5 V，滑动变阻器的阻值不能太大，以便于电流表的读数，D错误。 3.[解析]　(1)由于电池电动势约为1.5 V，故选量程为0～3 V的电压表B，读数既准确，又方便。 (2)D滑动变阻器的额定电流太小，最大阻值太大，实验误差较大，且调节不方便，故滑动变阻器应选C。 4.[解析]　(1)为准确测定一节干电池的电动势和内阻，应选择图乙进行测量。 (2)为了保证安全，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至左端，使得滑动变阻器接入电路中的阻值最大。 (3)根据U＝E－Ir可知，电源的电动势为E＝1.4 V。 (4)内阻为r＝＝ Ω＝1.0 Ω。 [答案]　(1)乙　(2)左　(3)1.4　(4)1.0 5.[解析]　(1)电路如图所示。 (2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；放电电流又不能太大，一般不超过0.5 A，所以电流表应选A；变阻器不能选择太大的阻值，从允许最大电流和减小实验误差来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E。 (3)如图所示。 注意闭合开关前，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到最左端。 (4)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用使得电流表读数(即测量值)总是比干路中真实电流值小，造成E测<E真，r测＜r真。 [答案]　(1)见解析图　(2)A　C　E　(3)见解析图　(4)电压表的分流作用 6.[解析]　(1)按照原理图将实物连接如图。 (2)根据表格中U、I数据，在方格纸U­I坐标上找点描迹如图，连直线时第四组数据(0.32 A,1.18 V)标出的点应该舍去，然后将直线延长，交U轴于U1＝1.47 V，此即为电源电动势；交I轴于I＝0.65 A，注意此时U2＝1.00 V，由闭合电路欧姆定律得I＝。求得r＝＝ Ω＝0.72 Ω。 [答案]　(1)实验电路见解析　(2)U­I图像见解析　1.47±0.02　0.72±0.05 7.[解析]　(1)根据图甲电路图，连接实物图，如图所示。 (2)由题图乙可知，当达到0.10 V－1时，总电阻的倒数为0，故说明此时外电路电阻无穷大，接近断路状态。 (3)在闭合电路中，电池电动势E＝U＋Ir＝U＋r，则＝＋·，由题图乙所示图像可知，纵截距b＝＝0.1 V－1，斜率k＝＝0.5 Ω/V，则电池的电动势E＝＝10 V，电池的内阻r＝kE＝5.0 Ω。 [答案]　(1)图见解析　(2)断路　(3)10　5.0 8.[解析]　(1)题图甲所示电路中，由于电压表的分流作用，而使电流表的测量值偏小，最终导致E的测量值偏小，故选A。 (2)由U＝E－I(r＋R0)及I＝可得，＝＋，对应y＝kx＋b可得，k＝，b＝，即E＝，r＝－R0。 [答案]　(1)A　(2)　－R0 9.[解析] 如果将电流表、电阻箱和定值电阻直接串联，电路中的最小电流I＝ A＝206 mA，该电流已超过电流表的量程。所以将电流表和定值电阻并联再与电阻箱串联即可。当电流表流过电流I时，根据并联分流关系可知定值电阻电流为2I，所以干路中的电流为3I，根据闭合电路欧姆定律有E＝3I，此式可化为R＝－r－4 Ω(式中各物理量的单位均为国际单位制单位)，根据R­图像在纵轴和横轴上截距的物理意义可得电源电动势E＝6.0 V，内阻r＝2.0 Ω。 [答案]　(1)如图所示 10.[答案](1)0.25(0.24~0.27均可)　(2)见解析图　(3)最大　(4)1.0　2.0　(5)见解析 [解析] (1)用量程“0~3 V”的电压表测量，可知电压表分度值为0.1 V，故读数为0.25 V。 (2)实物连接如图所示。 (3)为了保护电路，闭合开关S前，电阻箱接入电路阻值应为最大。 (4)根据闭合电路的欧姆定律有E=I(r+R) 整理得R=E·-r 可知图像斜率表示电动势，则E= V=1.0 V 纵截距绝对值表示电池内阻，则r=2.0 kΩ。 (5) 用图乙所示电路进行测量时，由于微安表的分压，故IR并不是路端电压，而只是R两端的电压;这样测得的内阻实际是RA+r，可知电源内阻测量值总是比电源内阻的真实值大。 11.[答案](1)断路　(2)10(9.5~10.5均可)　50 (3)①　小于 [解析] (1)根据闭合电路的欧姆定律得E=U+Ir=U+r 变形得=+· 当等于0时，路端电压等于电源电动势，所以电路是断路状态。 (2)根据-图像的纵轴截距表示电动势的倒数，得E=10 V 该图像的斜率表示，有k==5 Ω/V 可得r=kE=50 Ω。 (3)尽管电压表的内阻对电路的影响可忽略不计，但电压表的分流作用会导致测量的电流值偏小，从而导致内阻的测量值小于真实值。 学科网（北京）股份有限公司 $