12.3 实验 电池电动势和内阻的测量 同步作业 -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，通过三级考点分层设计，实现从基础操作到综合探究的知识巩固，培养科学思维与探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |考点一|实验注意事项、电路设计、误差分析|基础选择与实验步骤分析，如第1题辨析操作规范，第3题分析电流表分压误差| |考点二|安阻法、特殊器材应用|实验方案改进与数据处理，如第5题电阻箱选用，第7题利用时钟表盘测量电阻丝| |考点三|伏阻法及误差修正|综合应用与误差优化，如第8题伏阻法误差分析，第11题结合图像求电动势与内阻|

第3节 实验:电池电动势和内阻的测量 同步作业 一、实验题: 考点一 1．测定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．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 C．应选用内阻较小的电压表和电流表 D．由实验记录数据作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．某同学在设计测电源电动势和内阻的电路时，电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。能精确地测量出电源的电动势和内阻的电路为( A ) 3．(多选)如图是测量电源电动势和内阻的电路，关于误差，下列说法正确的是( ) A．由于电流表的分压作用，使内阻的测量值小于真实值 B．由于电流表的分压作用，使内阻的测量值大于真实值 C．由于电压表的分流作用，使内阻的测量值小于真实值 D．电动势的测量值没有系统误差，有偶然误差 4．实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有： 干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)； 电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)； 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)； 定值电阻R1(阻值2 Ω)； 定值电阻R2(阻值5 Ω)； 开关一个，导线若干。 (1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U­I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是　　。(单选，填正确答案标号) A．电压表分流 　 B．干电池内阻较小 C．滑动变阻器最大阻值较小 D．电流表内阻较小 (2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。 序号 1 2 3 4 5 6 7 I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40 U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52 请根据实验数据，回答以下问题： ①图丙上已标出后3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出U­I图像。 ②根据实验数据可知，所选的定值电阻为　　(填“R1”或“R2”)。 ③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁中的实物图连接成完整电路。 考点二 5．某小组同学在实验室测一节干电池的电动势和内阻。 (1)在该实验中可选的器材除电池、开关、电流表、导线外，还应选用 (填“电阻箱”或“滑动变阻器”)。 (2)用笔画线代替导线完成实物连线。 (3)完成实验操作和数据记录后，应当选择　　为横坐标、　　为纵坐标，通过描点、连线拟合图线，根据图像来求电池的电动势和内阻。 6.某同学通过查找资料自己动手制作了一个电源。该同学想测量一下这个电源的电动势E和内阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999 Ω，可作为标准电阻使用)、一个电流表(量程0～0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线。 (1)请根据测定电源电动势E和内阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，用笔画线代替导线将它们连接起来。 (2)闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读取与R对应的电流表的示数I，并做记录。当电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如图乙所示。处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数， 再作出R­图像，如图丙所示，图中已标注出了(R，)的几个坐标点，请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙中。 (3)在图丙中把描绘出的坐标点连成图线。 (4)根据图丙描绘出的图线可得这个电源的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。 7．某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下： (1)将器材如图(a)连接； (2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的　　(填“a”或“b”)端； (3)改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据； (4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图(b)所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为 r0，该电池电动势和内阻可表示为E＝ ，r＝ ；(用R0、RA、k、d、r0表示) (5)为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0。利用现有器材设计实验，在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示)； (6)利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻。 考点三 伏阻法测电池的电动势和内阻 8．(多选)关于用伏阻法测电动势和内阻这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法，下列说法正确的是( ) A．电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差 B．该同学读电压表示数引起的误差属于系统误差 C．本实验用图像法处理数据可以减小偶然误差 D．如果将电压表的内阻计算在内就可以减小系统误差 9．按如图所示电路图连接电路，改变电阻，记录多组(R、U)实验数据后，应当选择 为横坐标、 为纵坐标，通过描点、连线拟合图线，根据图像来求电池的电动势和内阻。 10.同学们用如图1所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r。实验室提供的器材如下：电压表、电阻箱(阻值范围0～999.9 Ω)、开关、导线若干。 (1)请根据图1所示的电路图，在图2中画出连线，把器材连接起来。 (2)某同学开始做实验，先把电阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱阻值，电压表示数随之发生变化，读取R和对应的U值，并将相应的数据转化为坐标点描绘在R­图中。请在图3中画出R­图线。 　(3)根据实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值E＝ V，内阻测量值r＝ Ω。(保留两位有效数字) (4)实验中另一同学提出测两组R、U的数据，然后利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻。该同学没有采用该方法的原因是 。 (5)该实验测得电池的电动势和内阻都存在误差，造成该误差的主要原因是 。 11.常用无线话筒所用的电池电动势E约为9 V，内阻r约为40 Ω，允许通过的最大电流为100 mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图甲的电路进行实验。图中电压表为理想电表，R为电阻箱(阻值范围为0～999.9 Ω)，R0为定值电阻。 (1)图甲中接入R0的目的是防止电阻箱的阻值调得过小时，通过电池的电流大于其承受范围，起 的作用；实验室备有的定值电阻R0的规格有以下几种，则本实验应选用　　。 A．50 Ω，1.0 W B．500 Ω，2.5 W C．1 500 Ω，15 W D．2 500 Ω，25 W (2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙所示的图线。由图线知：当电压表的示数为2 V时，电阻箱接入电路的阻值为 Ω。(结果保留三位有效数字) (3)根据图乙所作出的图像求得该电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。(结果保留三位有效数字) 参考答案: 1.答案:C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；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B正确；实验所用电池内阻很小，相对于电源来说应采用电流表外接法，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C错误；根据实验记录的数据作U­I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:A解析　电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略，B电路测得的内阻实际上是电源内阻和电流表内阻之和，误差较大；C电路由于没有电流表，无法完成测量；D电路电源短路，电路错误。故选A。 3.答案:BD解析　由题图可得，电流表测电路中的电流，由于电流表的分压作用，电压表测量值小于路端电压，实验误差是由于电流表分压造成的；电源的U­I图像如图所示，由图可知电源内阻的测量值大于真实值，电源电动势的测量值与真实值相等，即没有系统误差，有偶然误差。 B、D正确。 4.答案(1)B 　(2)①如图1所示 ②“R1” ③如图2所示 解析　(1)路端电压U＝·R＝，若电源内阻远小于外电路总电阻，则电压表示数总是接近电源的电动势，变化范围小，故B项正确。 (2)②由画出的U­I图线知等效电源内阻r′＝ Ω≈2.58 Ω，因此选的定值电阻为R1。③连接实物图时，从电源正极出发，依次连接各器材，电压表并联在滑动变阻器和电流表两端，注意电流从正接线柱流入，负接线柱流出。 5.答案(1)“电阻箱” 　(2)如图所示 (3)R 解析　(1)在该实验中可选的器材有电池、开关、电流表、导线，没有电压表，可以采用“安阻法”测量电池的电动势和内阻，所以还应选用电阻箱。 (2)用笔画线代替导线完成实物连线，如答案图所示。 (3)根据闭合电路欧姆定律可得E＝I(R＋r)，解得＝R＋。所以应当选择R为横坐标、为纵坐标，通过描点、连线拟合图线，根据图线斜率k＝，纵轴截距b＝和图像来求电池的电动势和内阻(也可以作R­图像)。 6.答案:(1)如图(a)所示 (2)、(3)如图(b)所示 (4)1.5(1.46～1.54均可) 0.3(0.25～0.35均可) 解析　根据闭合电路欧姆定律来测量电源的电动势和内阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如图(a)所示。电流表量程为0～0.6 A，则读数为0.50 A，则＝2 A－1 ，描点连线如图(b)所示，由闭合电路欧姆定律有 E＝I(R＋r＋rg)，解得R＝E·－(r＋rg)，根据R­图线可知电源的电动势等于图线的斜率，即E＝k＝1.5 V，内阻为纵轴上的截距绝对值与电流表的内阻之差，则r＝0.4 Ω－0.1 Ω＝0.3 Ω。 7.答案:(2)“b” (4) d－R0－RA 解析　(2)为了保护电路，开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的b端； (4)根据闭合电路欧姆定律可得E＝I(R0＋RA＋r＋θr0)，整理可得＝＋θ，结合题图(b)可得＝d，＝k，解得该电池电动势E＝，内阻r＝d－R0－RA； (5)利用等效法测量单位角度对应电阻丝的阻值，实验电路图如图所示。 8.答案:CD解析　电压表的分流作用是由于测量技术的不完善造成的，属于系统误差；而读数的误差为偶然误差；采用图像法分析可以有效减小偶然误差的影响；若将电压表内阻考虑进来，则可以减小系统误差，故A、B错误，C、D正确。 9.答案: 解析　根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，I＝，得＝＋。 所以应当选择为横坐标、为纵坐标，这时图线在纵轴上的截距b＝， 图线的斜率k＝。 10.答案:(1)如解析图甲所示 (2)如解析图乙所示 (3)2.8 0.80 (4)偶然误差较大 (5)电压表分流 解析　(1)实物图连线如图甲所示。 (2)画出R­图线如图乙所示。 (3)根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋r，即R＝E－r，则可知R­图像的斜率表示电池电动势，E＝k＝ V＝2.8 V，在纵轴上的截距的绝对值为电池的内阻，r＝|b|＝0.80 Ω。 (4)由于读数不准确会带来偶然误差，实验中利用两组U、R的数据时很容易产生偶然误差，而利用图像进行数据处理可以减小偶然误差。 (5)由于电压表内阻不是无穷大，在电路中分流，流过R的电流不等于通过电源的电流，从而带来系统误差。 11.答案:(1)A 保护电路 (2)20.8 (3)10.0 33.3 解析　(1)R0是定值电阻，起保护电路的作用。当电阻箱阻值为0时，电路中通过的最大电流为100 mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最小阻值约为R0＝－40 Ω＝－40Ω＝50 Ω，则定值电阻应选A。 (2)电压等于2 V时，＝0.5 V－1，由题图乙可求得，＝4.8×10－2 Ω－1， 所以R＝ Ω＝20.8 Ω。 (3)由闭合电路欧姆定律可得U＝R，变形得＝＋， 由数学知识可知，图像中的斜率k＝，截距b＝， 由题图可知，b＝0.1，故E＝10 V；k＝＝8.33，即＝8.33， 解得r＝33.3 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $