12.3 实验：电池电动势和内阻的测量-【经纶学霸】2026-2027学年高二物理必修第三册4星学霸黑白题（人教版）江苏专版

第3节实验：电池电动势和内阻的测量 白题 基础过关 限时：19min 题型1实验原理与操作 C.电源的内阻为3.172 1.某同学用如图甲所示电路测量电源的电动势 D.为了让实验误差更小，同量程的电压表，应 和内阻.实验用的电压表和电流表都是理想电 该选择内阻更大的那一个 表，保护电阻R1=102,R2=52,还知道待测 题型3实验的改进与创新 电源的电动势约3V,内阻约22： 3.某同学用铜片和锌 ↑U 片相隔一定距离平 (A 行插人土豆内，制成 一个简易土豆电池， 图(a) 待测电源S R 为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了 该同学合理选择仪器、连接电路后，正确操 图(a)所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱 作，得到多组电压表的示数U和相应电流表 R、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线 的示数I,并画出了如图乙所示的U-1图线 组成 (U、I都用国际单位)，求出U-I图线斜率的 (1)图(a)中B为 传感器 绝对值k和在横轴上的截距1，则待测电源的 (2)实验测得的路端电压U与相应电流I的 电动势E和内阻r的表达式E= 拟合图线如图(b)②所示，由此得到土豆 （前两空用飞、1，、R1、R2表示)若实验 电池的电动势E= V,内阻r= 室有电流表A,(0~200mA)和电流表A,(0~ 2(保留三位有效数字)；当电压 30mA),该同学选择的是 读数为0.40V,电阻箱上消耗的功率 题型2数据处理与误差分析 为 此时土豆电池效率 2.(2025·江苏镇江二中月考)某实验小组在测 为 量电源电动势和内阻的实验中，采用如图甲 示的电路进行实验，待测电源的电动势约 0.50 2V,内阻约22.根据实验数据绘出U-I图像 如图乙，下列说法正确的是 0.40 ( 0.32 2.1 50 100150200i(×106A) 1.9 图6) (3)该同学仅将铜片和锌片插人得更深一些， 1.3 0.9 重复上述实验，则实验得到的U-I图线可 07 00.10.20.30.40.50.6 能为图(b)中的 (填“①”“②” A.在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于 或“③”). b端 (4)该土豆电池 (填“能”或“不能”) B.这个实验的系统误差是由于电流表分压造 使一个“0.4V,28mW”的小电器正常 成的 工作 第十二章黑白题081 黑题 应用提优 限时：26min 1.(2025·四川成都期中)新能源汽车已经普遍 合A、B两条图线，此电芯的电动势 走进了我们的生活，某校学生实验小组通过 E= ,内阻r= .(用图中 网络查找了某种知名的电池铭牌，电池采用 EA、EB、IA、IB表示) 的是“刀片电池”技术.现将一块电芯拆解出 来，然后测量其电动势E和内阻下.所提供的 器材有： A.电压表V,(量程3V) B.电压表V,(量程15V) 压轴挑战 C.电流表A(量程0.6A) 2.(2024·四川德阳一模)某实验 D.电流表A,(量程3A) 小组为测量干电池的电动势和 E.滑动变阻器R(阻值范围0~102，额定电 内阻，设计了如图(a)所示电路， 流2A) 所用器材如下：电流表A(测量范围0~0.4A, F.滑动变阻器R(阻值范围0~10002，额定 内阻很小可忽略)，电阻箱R(阻值0~ 电流0.2A) 999.92),定值电阻R。,待测干电池一节（内 G.保护电阻R。=62 阻r约为12)，开关S一个，导线若干 某同学采用了图甲所示的电路图，在进行了 正确操作后，得到了图乙所示的U-1图像 U/V 4.0 图(a 图b) 0.10.20.30.4 0.6*1A (1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线. (2)若将电流表改装为电压为2V的电压表， (1)实验中，电压表应选 电流表应 则串联的定值电阻为R。= 2. 选 ,滑动变阻器应选 (3)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关.逐次 (填器材前的字母代号) 改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应 (2)根据图乙所示，则该电池的电动势E= V,内阻r= 2.（结果保 的电流衣示激1根酷记录数据作出}月 留到小数点后一位) 图像，测得图像的斜率为k、纵截距为b, (3)为了能准确地测量一块电芯的电动势E 则干电池的电动势E为 ,内阻 和内阻r,该同学设计了一个可以排除电 为 （结果用题中的字母表示). 流表A和电压表V内阻影响的实验方案， (4)若电流表内阻不能忽略，本实验干电池 如图丙所示，记录了单刀双掷开关S2分 内阻的测量值 (填“偏大”“偏 别接1、2对应的多组电压表的示数U和 小”或“不变”) 电流表的示数1，根据实验记录的数据绘 制如图丁中所示的A、B两条U-I图线，综 进阶突破拔高练P13 必修第三册黑白题0828.C解析：当滑片置于α端时，P点电势与电源正极电势相等 为12V,B点电势为Pg=E- R·E=6V,此时上极板带 R,+R2 负电，下极板带正电，电容器的带电量为Q=CU=30×10-6× 6C=1.8x10C,将P移到aP=b时，P点电势为P2=E 3 b·B=3V,B点电势为仍为6V,此时上极板带正电，下 极板带负电，电容器的带电量为Q'=C1U=30×106× 3C=0.9×104C,则通过导线PV的电荷量Q=Q+Q'=2.7× 104C.故选C. 9.C解析：A.带电油滴受电场力方向向上，平行板电容器的电 场方向向上，故带电油滴带正电，故A正确；B.闭合开关S2, 总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，则电 源内阻π两端的电压增大，路端电压变小，电压表示数减小， 故B正确；C由于总电流增大，则R,两端电压增大，并联支 路的电压变小，定值电阻R2中电流变小，电流表示数减小， 故C错误；D.并联支路的电压变小，电容器两板间电压变小， 板间的电场强度减小，油滴受到的向上的电场力变小，则油 滴向下运动，故D正确.故选C 10.D解析：A.由闭合电路欧姆定律，可得U,=E-I(R,+r), 侧有兴R+r,即的值不变，故A错误 △U, B.同理，有U=E-h,则有A=,即 即的值不变，放 B错误： C电压表Y,的示数与电流表A的示数的比值号=R,滑动 变阻器的滑片P向左移动一小段距离，R变大，故C错误； D.根据C=S 可知，电容器电容不变，电容器两板间电压 4Tkd 等于R两端电压，滑片向左移动的过程中，电压减小，电容 器应该放电，由于二极管的单向导电性使电容器极板带电量 保持不变，故D正确.故选D. 第3节实验：电池电动势和内阻的测量 白题基础过关 1.kL。k-R2电流表A, 解析：根据闭合电路欧姆定律可得U=E-I(R2+r）), 由图可知，L为短路电流，则E=L。, 图像的斜率表示(R2+r),则可解得r=k-R2, 由已知条件可知，电动势约为3V,内阻约为2D,而保护电 3 阻R,为50，R,为100，则电路中最大电流。2+5+10A 0.176A, 故应选择电流表A 2.D解析：A.在闭合开关S前，为防止烧坏电表，滑动变阻器 滑片应置于α端，A错误：C.根据闭合电路的欧姆定律E= 参考答案与解析 U+r,整理得U=-rl+E,可知图像的斜率大小表示电源的内 -19-070=2.00,C错误；BD.根据电路图分 阻大小，有r=0.6-0 析，电流表测的是滑动变阻器的电流而不是干路电流，未计 入电压表支路的电流，所以误差主要是电压表的分流作用. 电压表与滑动变阻器并联，根据并联电路分流特点，电阻越 大，分流越小，故为了让实验误差更小，同量程的电压表，应 该选择内阻更大的那一个，B错误，D正确.故选D. 3.(1)电压(2)0.5001.43×1032.8×10-5W80% (3)③(4)不能 解析：(1)电路中，B与外电路并联，测量电压，所以B是电 压传感器.(2)根据U=E-r可知，图像中图线与纵轴的交点 表示电源的电动势，故E=0.500V,图线的斜率绝对值表示 内阻，则可知r= △0|=0.50-0.400=1.43x1030,当电压 △170x106 读数为0.40V,由图(b)可读出流过电阻箱的电流为7× 105A,则电阻箱消耗的功率为P=U1=2.8×105W,此时土 豆电池效率为刀=X100%-050×100%=80%.(3)根据电 阻定律尺=印专可知，将铜片和锌片插人越深，横酸面积越 大，土豆的内阻越小.结合图像，可知电源电动势不变，电源 内阻减小，故选③.(4)小电器正常工作的电流为1= 0.07A,则要使小电器正常工作，所需的电动势E'=U'+I'r= 0.4+0.07×1.43×103V=100.5V>E,所以不能正常工作 黑题应用提优 1.(1)ACE(2)3.8Q.6(3)g1 解析：(1)由图乙，电动势约为3.8V,且有电阻R。分压，所以 电压表选A,最大电流不超过0.6A,电流表选C,为了调节 方便，滑动变阻器选E。(2)根据闭合电路欧姆定律可得U= E-I(R。+r),所以图像纵轴的截距表示电源的电动势为E= 3.8V,图像的斜率的绝对值表示电源的等效内阻，有R。+r= Δ03.8-0 △7-0.58-0 2≈6.62，所以电源的内阻为r≈0.62. (3)当S,接1时，误差在于电流表的分压，所测内阻等于电 源内阻与电流表内阻之和，所以内阻测量值比真实值偏大； 当S,接2时，误差在于电压表的分流，所测内阻等于电源与 电压表并联的总电阻，所以内阻测量值比真实值偏小.由于 U-1图线斜率的绝对值表示内阻，即S,接1时的图线陡一 些，可以判断图线A是利用单刀双掷开关S,接2中的实验数 据描出的，内阻测量值比真实值偏小.S,接1时，所测电动势 为电流表与电源串联后整体的等效电源的电动势，即S,接1 时的电动势的测量值等于真实值，即有E=E。,由于S,接2 时，当电路短路时，电压表没有分流，即此时的电流的测量值 与真实值相等，结合上述可知，电源的真实的U-I图线是B 图线纵轴交点与A图线横轴交点的连线，可知一， 黑白题39 压轴挑战 2.(1)如图所示(2)5(3)6R,kb。k (4)偏大 解析：(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线，如答案图 所示 (2)若将电流表改装为电压为2V的电压表，则串联的定值 电阻为R==040=50. (3)由实验电路图和闭合电路欧姆定律可得E=R。+I+ 整理到的名·”京西修销率 E 1-图像在轴的截距6= Ro+ R E,联立解得E=bR,-k R Ro kR。 R-6k= 由E= ,联立解得产R- (4)若电流表内阻不能忽略，则流经电源的电流将减小，干 电池内阻的测量值将偏大 专题探究九特殊方法测量电池电动势和内阻 黑题 专题强化 1.(1)1见解析(2)C(3)4.01.9 解析：(1)采用图1方案，当电压表接近满偏时，回路内的电 流约为1=B-0-3.9-3 R,+r45+2A≈014A<1,可以使用；采用方 案2，电压表示数最大值为0m=1.R。=0.6×4.5V=2.7V< 3V,不可以使用，故合理的是图1.(2)A.若连接定值电阻 的导线断开，则电压表不会有示数，故A错误；B.若连接电 阻箱的导线将电阻箱短路，则电压表亦被短路，电压表没有 示数，故B错误；C.若电阻箱调节旋钮失效，调节过程中其 电阻恒定不变，则电阻箱两端的电压一定，电压表的示数即 为电阻箱两端的电压，即此时调节电阻箱时电压表有示数， 且示数不变，故C正确.故选C.(3)根据欧姆定律U= 尼只品整理得官日图很的飘根距为= E=0.25,解得E=40V.图像的斜率为k= 1 Ro+r E 1.85-0.25=1.6,解得r=1.90. 1 2.(1)乙R,2 (2)如图所示 必修第三册 (3)3.001.02(4)等于等于 解析：(1)结合所给器材规格可知，若采用电路图甲，电阻箱 R2的阻值全部接入回路时，该回路中的电流约为I= E -≈2.5×103A,大于表头的量程，不能完成实验.电路 R2m+R 图乙较合适.结合电表改装原理，有R=9,则应将电阻 R 箱R,接入回路的阻值调为2Ω.(3)由闭合电路欧姆定律得 g=a亿品r)装提-四气匹义 E 结合图像得100-20,100v-1,198D+10r=100A,解得 E E=3.00V,r=1.022.(4)结合上述分析可知，在不考虑实验 操作和读数带来的误差时，不存在实验误差，故电池组电动 势的测量值和内阻的测量值均等于真实值. 3.(1)R (2)如图所示 (3)66 2(4)V,和V2 a 解析：(1)两节干电池的电动势约为3V,电压表V,的量程 除以定值电阻阻值得最大电流为0.6A,电路的最小电阻约 为52，为方便实验操作，同时为了减小电压表V,的分流， 滑动变阻器应选0~102的R.(2)按照图甲，实物连线如 答案图所示.(3)根据电路图和闭合电路欧姆定律可得E= U+,整理可得U=E-2,可知纵坐标的截距和图 bRo 的斜率绝对值分别为b=E,:=尺，可得E宁6，中 (4)通过电源内阻的干路电流真实值为I= 瓷是做 人，即V,和V,的分流都会引起误差 4.(1)甲(2)1.4066.7(3)=> 解析：(1)将电流表A和R,串联改装成的电压表的量程为 3=300×106×(600+4400)V=1.5V,电源电动势为1.5V, 改装后的电压表的量程可以满足实验要求，故图甲合适，将 电流表A,和R4串联改装成的电压表的量程为U4=300× 106×(600+400)V=0.3V,0.3V小于电源电动势1.5V,改 黑白题40