周周练9 以测电动势为核心的实验-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦电动势测量实验的系统化训练，通过6类典型方案构建"原理-误差-优化"三阶解题体系，渗透科学探究与科学思维素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础方案|题1-2|伏安法内外接对比、U-I图像法|闭合电路欧姆定律→图像截距/斜率物理意义| |器材优化|题3-4|电表改装、滑动变阻器选型|实验误差分析→器材参数匹配原则| |创新方案|题5-6|电阻箱替代法、无电流表设计|实验原理迁移→非常规测量方案构建|

周周练9 以测电动势为核心的实验 满分：50分 时间：60分钟 一、实验题（本题共6小题，共50分） 1、（9分）某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻． (1)在乙图下面的方框中画出图乙的电路图； (2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流I＝___A，电压U＝___V； (3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图___(选填“甲”或“乙”)； (4)该电池的电动势E＝_ _V(保留三位有效数字)，内阻r＝______Ω(保留两位有效数字)． 2、（8分）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U－I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 答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I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，请在下图上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路． 3、（8分）某同学设计了一个“测定电池电动势和内阻”的实验，可供选择的器材如下： A.待测干电池一节 B.电流表A（量程为0~60 mA，内阻RA＝18 Ω） C.电压表V（量程为0~3 V，内阻RV约为3 kΩ） D.滑动变阻器R1（阻值为0~5 Ω） E.滑动变阻器R2（阻值为0~30 Ω） F.定值电阻R3（阻值为2 Ω） G.定值电阻R4（阻值为10 Ω） （1）为完成实验，滑动变阻器应该选________，定值电阻应该选________。（填器材后面的代号） （2）请完善图（a）中的电路图。 （3）根据图（b）中已描出的点画出U­I图像，由图像得该电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。（结果均保留三位有效数字） 4、（10分）一同学测量某干电池的电动势和内阻。 （1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处：______________；______________。 （2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表： R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A－1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 根据表中数据，在方格纸上作出R­关系图像，由图像可计算出该干电池的电动势为________V；内阻为________ Ω。 （3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为________ V；内阻应为________ Ω。 5、（6分）某同学为了测量一电源的电动势和内阻，从实验室找到以下器材： A.待测电源E（电动势约为4 V） B.灵敏电流计G（满偏电流Ig＝100 μA、内阻Rg＝2.0 kΩ） C.电阻箱R（最大阻值999.9 Ω） D.定值电阻R0＝4 Ω E.开关S，导线若干 该同学根据如图（a）所示的实验电路对电源的电动势及内阻进行测量，步骤如下： ①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S； ②通过改变电阻箱阻值R，测相应的电流I，并记录数据； ③根据实验数据，以电阻R和相应的电流I的乘积IR为纵坐标，I为横坐标，在坐标系中描点绘出的IR­I图线如图（b）所示。 （1）根据图线可得电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。（保留两位有效数字） （2）从测量原理来看，利用图（a）所示的电路所得的电动势测量值与真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 6、（9分）某物理兴趣小组想测量一电源的电动势和内阻（电动势约为 1.5 V，内阻约为 10 Ω），身边没有电流表，仅有电压表、定值电阻R0＝150 Ω、电阻箱R（0~999.9 Ω）、开关及导线。 （1）小张同学设计了如图甲所示的电路图，小明同学设计了如图乙所示的电路图，小王设计了如图丙所示的电路图。通过分析可判断出 ________同学设计的电路图不合适，理由是__________________________。 （2）小张同学通过实验数据描出图像的一些点如图丁所示。请根据所描出的点作出一条直线。通过图像求得电源的电动势 E＝________ V，内阻 r＝________ Ω。（结果均保留三位有效数字） （3）根据（2）所得电动势E的测量值________真实值，电源内阻的测量值________真实值。（均选填“大于”“等于” 或“小于”） 参考答案 1、（1）见解析 （2）0.39～0.41，1.29～1.31（3）乙 （4）1.51～1.54，0.52～0.54 【解析】　(1)图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电压，则图乙对应的电路图为 (2)一节干电池的电动势一般约为1.5 V，故电压表量程选择0～3 V，电流表量程选择0～0.6 A，所以量表的读数分别为1.30 V(1.29～1.31 V均可)，0.40 A(0.39～0.41 A均可)(3)由闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，可得U－I图像的纵轴截距为电源电动势，斜率为电源内阻．图甲中电流表外接，则实验测得的电源内阻r测＝r内＋rA，测量值偏大；图乙中电路r测＝r内，测量值偏小，但是由于RV≫r真，故图乙实验测出的内阻误差更小，故图线Ⅰ对应图乙，图线Ⅱ对应的图甲．(4)图线Ⅱ与纵轴的交点为电源的电动势E＝1.52 V；在图线Ⅰ与横轴的交点为短路电流I＝2.86 A，由r＝＝＝0.53 Ω，此实验原理无误差． 2、（1）B （2）见解析，R1 （3）见解析 【解析】　(1)电压表示数变化过小，则原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选B． (2)①根据数据做出U－I图像如图； ②由图像可知r＋R定＝＝2.63 Ω，电源内阻小于1 Ω，则定值电阻大于1.63 Ω，可知定值电阻为R1； ③定值电阻与电源串联，电路如图； 3、答案：（1）R2　R3　（2）图见解析　（3）图见解析　1.49（1.47~1.49均可）　1.05（1.04~1.07均可） 解析：（1）因为电池的内阻较小，约为几欧，故为了能起到控制调节作用，滑动变阻器应采用总阻值为30 Ω的R2；因为给出的电流表量程为0~60 mA，量程偏小，为了能准确测量，可以采用串联定值电阻的方法来减小电流，需要的电阻R＝＝25 Ω，两定值电阻均达不到要求，所以应考虑改装电流表，为了让量程变大，应将较小的电阻与电流表并联，电流表改装后的量程为I＝Ig＋＝60 mA＋ mA＝600 mA，符合实验要求。 （2）根据（1）中分析可知，电路图如图所示。 （3）根据已描出的点画出的U­I图像如图所示。设电压表示数为U，电流表示数为I，则根据闭合电路的欧姆定律有U＝E－10Ir，可知电路的U­I图线与纵轴的交点即为电源的电动势，故E＝1.49 V，图线的斜率k＝ Ω＝－10r，则r≈1.05 Ω。 4、答案：（1）开关未断开　电阻箱阻值为零 （2）图见解析　1.37（1.30~1.44都算正确）　1.20（1.0~1.4都算正确） （3）1.37　1.00 解析：（1）连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源。 （2）将数据描点连线，作出一条倾斜的直线，图像如图所示。 根据闭合电路欧姆定律E＝I（R＋r）得R＝E·－r，所以图线的斜率表示电源电动势，E＝ V≈1.37 V，截距绝对值表示电源内阻，r＝1.20 Ω。 （3）用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻RA＝＝ Ω＝0.20 Ω，考虑电表内阻对实验的影响，则E＝I（R＋RA＋r），得R＝E·－（RA＋r），所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37 V，图线的截距绝对值表示（RA＋r），所以内阻精确值为r＝（1.20－0.20）Ω＝1.00 Ω。 5、答案：（1）3.9　2.0　（2）相等 解析：（1）根据电路图以及闭合电路欧姆定律可知 E＝IRg＋（I＋）（R＋r） 代入数据整理IR＝－I 由图可知＝7.8×10－3 ＝＝6 解得E≈3.9 V，r≈2.0 Ω。 （2）从测量原理来看，实验中考虑了电表内阻对电路的影响，则利用图（a）所示的电路所得的电动势测量值与真实值相比相等。 6、[答案]　（1）小王　由于电源内阻较小，调节电阻箱时电压表的示数变化不明显　（2）图见解析　1.52（1.50~1.54）　10.0（9.6~10.2）　（3）小于　小于 [解析]　（1）小王同学设计的电路图不合适，理由是由于电源内阻较小，调节电阻箱时电压表的示数变化不明显。 （2）图像如图所示。 由闭合电路的欧姆定律可知E＝U＋（R＋r） 即＝＋R 由图可知＝0.70 V－1，＝ V－1·Ω－1＝ V－1·Ω－1 解得E＝1.52 V，r＝10.0 Ω。 （3）若考虑电压表内阻的影响，则设电压表与R0并联后的阻值为R′，则R′<R0 表达式变为＝＋R 则所得电动势E的测量值小于真实值，电源内阻的测量值小于真实值。 - 10 - 学科网（北京）股份有限公司 $