12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 分层作业-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 分层作业 2026-2027学年高二物理人教版必修第三册【基础题】 【A组基础通关】 1．（2025·丰台模拟）某同学根据闭合电路欧姆定律测量电池的电动势和内阻。 （1）由图1所示的电路图连接好实物装置后闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数与电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障，仅通过改变电压表接线位置检查故障。当电压表接在电源两端时，电压表示数接近1.5V，则电路故障可能为　 　； （2）故障排除后测得电压与电流数据如图2所示，则电池的电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。（结果保留小数点后两位） 【答案】（1）开关断路 （2）1.48；0.65 【解析】（1） 连接好实物装置后闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数与电流表读数始终为零，表明电路断路，当电压表接在电源两端时，电压表示数接近1.5V，可能开关断路； （2）由闭合电路欧姆定律可得 图像截距表示电源的电动势为 图像的斜率表示电源的内阻为 2．（2025高二上·拱墅期末）一课外实验小组用如图甲所示的电路测定电池组的电动势和内阻，为单刀开关，为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器。 （1）闭合调节滑动变阻器，将分别接到1和2得到多组数据，描点后得到图乙的电池组的关系图像，其中图像Ⅱ是开关接到　 　（填“1”或“2”）得到的实验结果。 （2）根据图乙的电池组的关系图像，可得电池组的电动势为　 　V，电池组的内阻为　 　，电流表的内阻为　 　。（计算结果均保留两位小数） 【答案】2；2.82（2.80~2.84）；2.02（1.95~2.09）；3.00（2.95~3.09） 【解析】 对于实验题，要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理、误差分析等问题，一般的实验设计、实验方法都是根据教材上给出的实验方法进行拓展，延伸，所以一定要熟练掌握教材中的重要实验。（1）开关接到2时，可把电流表的内阻等效为电源的内阻，则内阻的测量值较大，即U-I图像的斜率较大，即图像Ⅱ是开关接到2得到的实验结果。 （2）根据图乙的电池组的关系图像，可得电池组的电动势为E=2.82V，由图像Ⅰ可得 由图像Ⅱ可得 即电池组的内阻为2.01，电流表的内阻为3.02。 3．（2025高二上·澄海期末）某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表（量程0~3A，内阻约为0.3Ω） C．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω） D．电压表（量程0~3V，内阻未知） E．滑动变阻器（0~10Ω，2A） F．滑动变阻器（0~100Ω，1A） G．定值电阻R0（阻值为1Ω，额定功率为5W） H．开关、导线若干 在现有器材条件下，要求尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 该同学按照图甲所示的电路连接好实验器材并进行实验，根据实验数据绘出了如图乙所示的U−I图像，则电源的电动势E=　 　V，电源内阻r=　 　Ω。（结果保留小数点后一位） 【答案】1.5；0.6 【解析】本题考查了测电源电动势与内阻实验，考查了实验器材的选择与实验数据处理，解题时应注意明确实验的原理；并且要由实验原理结合闭合电路欧姆定律得出表达式，结合图象得出电动势和内电阻。根据闭合电路欧姆定律可得 可得 可知图像的纵轴截距等于电动势，则有 图像的斜率绝对值为 可得内阻为 4．（2025高二上·铜山期中）某实验小组要测量1节干电池的电动势和内阻，实验原理图如图甲所示。 （1）请在图乙中完成实物图连线。 （2）用图示电路测得的干电池内阻将比真实值　 　（填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1） （2）偏小 【解析】（1）根据实验原理图 连接实物图，实物连接如图所示 （2）此为电流表外接法，用图示电路测得的电阻实际为电压表和电源内阻并联的总电阻，所以测得电池内阻将比真实值偏小。 【B组拓展提升】 5．（2026高二下·自贡期末）某实验小组在实验室找到了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，其中MN为电阻丝，其横截面积大小为4mm2。现进行以下实验探究，实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量其长度如题图甲所示，其长度为　 　cm。 （2）实验小组设计了如图乙所示的电路进行实验探究，R0是阻值为2Ω的定值电阻。正确接线后，闭合开关S，调节滑片P，记录电压表的示数U、电流表的示数I以及对应的PN长度x，多次调节滑片P，记录出多组U、I、x的值。 （3）根据实验数据绘出的U-I图像如图丙所示，由图丙可得电池的电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。（结果均保留两位有效数字）；由于电表内阻的影响，通过图像法得到的电动势的测量值　 　其真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）； （4）根据实验数据可进一步绘出图像如图丁所示，根据图像可得电流表的内阻为　 　Ω，电阻丝的电阻率ρ=　 　Ω∙m。 【答案】5.240；4.5；3.0；小于；0.4；1.6×10-5 【解析】（1）20 分度游标卡尺，主尺读数，游标尺读数，总读数。 故答案为：； （3）由闭合电路欧姆定律 ，由丙图：纵截距； ，已知，得。 电压表分流，电流表读数小于真实总电流，电动势测量值小于真实值。 故答案为：；；小于； （4）根据欧姆定律可得，结合图线可得， 代入数据解得 故答案为：0.4；1.6×10-5 6．（2026·深圳模拟）物理课外兴趣小组为了测定用马铃薯制作的电池的电动势和马铃薯的电阻率，设计并进行以下的实验。实验原理如图甲所示，实验操作过程如下： （1）将电极材料制成长、宽的矩形金属电极，把马铃薯切成厚度为d且接触面积与正负电极面积相等的矩形块。用图乙中游标卡尺的　 　（填“A”“B”或“C”）测量马铃薯的厚度如图丙所示，则马铃薯的厚度　 　cm。 （a）将制成的马铃薯块置于铜片与锌片两电极之间，确保马铃薯与电极的良好接触。 （b）改变电阻箱的电阻，记录多组电压传感器的示数U及对应的电流传感器的示数I。 （2）完成图像　 　，并由图线可知马铃薯电池的电动势　 　V，内阻　 　Ω。（结果均保留两位有效数字） （3）马铃薯的电阻率的表达式为　 　（用题中字母表示）。 【答案】（1）B；2.01 （2）；0.72； （3） 【解析】（1）A为内测量爪（测量内径），B为外测量爪（测量外径或长度），C为深度尺（测量深度），则测量马铃薯厚度应使用外测量爪，B正确。 游标卡尺的主尺读数为20.0mm，游标尺读数为 则 故答案为：B；2.01 （2）图像，如图所示 根据闭合电路欧姆定律可得 图线纵截距为电动势，则 斜率的绝对值为内阻，则 故答案为：；0.72； （3）马铃薯的电阻，其中，，，因此 故答案为：​​​​​​​​​​​​​​ 7．（2026·合江模拟）新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，某校学生实验小组通过网络查找了某种知名的电池铭牌，电池采用的是“刀片电池”技术。现将一块电芯拆解出来，测量其电动势E和内阻r。所提供的器材有： A．电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ） B．电流表A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω） C．滑动变阻器R（阻值范围0~10Ω，额定电流2A） D．电阻R0=6Ω 某同学采用了图甲所示的电路图，在进行了正确操作后，得到了图乙所示的图像。 （1）按照图甲连接电路，开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到最　 　侧（填“左”或“右”）。 （2）根据图乙所示，则该电池的内阻r=　 　Ω；（结果保留到小数点后一位）。 （3）该实验小组还设计了图丙所示的电路，其中E0为工作电源，R0为限流电阻，MN为粗细均匀同种材料的电阻丝，P为滑动触头，G为灵敏电流计，R1为它的保护电阻，R2为阻值已知的工作电阻。为了测量电源Ex的内阻r，现作如下操作： ①先闭合S1，断开S2，调节滑动触头P的位置，当其位于A位置时，灵敏电流计示数为零； ②再闭合S2，调节滑动触头P的位置，当其位于B位置时，灵敏电流计示数再次为零，此时R2两端电压U=　 　；（用Ex、r、R2表示） ③测量出两次电阻丝MA和MB的长度分别为l1和l2，则电源内阻r=　 　。（用l1、l2，R2表示） 【答案】（1）左 （2）0.6 （3）； 【解析】（1）开关闭合前，滑动变阻器应调到最大阻值，以保护电路。由图甲可知，滑片滑到左侧时，接入电路的电阻最大。 故答案为：左 （2）根据，可知图像斜率为，由图乙可知，联立解得 故答案为：0.6 （3）对回路分析，根据闭合电路的欧姆定律可得，则两端电压 只闭合时则有，同时闭合，则有 又因为，联立解得 故答案为：； 8．（2026·邢台模拟）某指纹锁的电池组由四节5号干电池组成，该电池组已经用了一段时间，研究性学习小组想要测量该电池组的电动势（约和内电阻（约。可供选择的实验器材如下： A.电流表A（量程，内阻约为； B.电压表V（量程，内阻为； C.定值电阻； D.滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A）； E.电键一个，导线若干。 （1）为了完成实验，需要将电压表的量程扩大为，则在图甲电路中，电压表右侧连接的定值电阻阻值应为　 　； （2）①根据图甲电路完成答题卡上图乙的实物连接　 　， ②闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于　 　（选填“最左端”“最右端”）； （3）闭合开关，调整滑动变阻器的阻值，读出电压表和所用电流表相应的示数，为了比较准确地得出实验结论，在坐标纸中画出了如图丙所示的图像，若不考虑电压表内阻，由图像可得电池组的电动势　 　，内阻　 　。（结果均保留三位有效数字） 【答案】（1）1000 （2）；最左端 （3）5.86；5.14 【解析】（1）电压表量程扩大为原来2倍，根据串联电路中电压比等于电阻比，故定值电阻应等于原电压表电阻，即； 故答案为：1000 （2）根据图甲连接实物图乙如图所示 闭合开关前滑动变阻器的阻值应取最大，所以滑片应位于最左端； 故答案为：；最左端 （3）由闭合电路的欧姆定律得 变形得 解得，由图像可知， 解得电动势，内阻 故答案为：5.86；5.14 【C组综合拓展】 9．（2026·船营模拟）某同学用如图甲所示的电路来测量电源的电动势E和内阻r，已知图中电流表的内阻为，定值电阻的阻值为，实验开始前三个开关均断开。实验的主要步骤如下： A．闭合和，调节滑动变阻器的滑片在某个位置，读出电流表的示数为，保持滑片的位置不变，再断开，读出电流表的示数为； B．移动滑片的位置，重复A步骤的实验操作，多测几组、相对应的数值，作出的函数关系图像如图乙所示： C．断开，闭合和，读出电流表的示数为。 （1）该同学通过理论分析，发现图乙中斜率k和截距b的单位均为安培（A），请你帮忙找出斜率和截距绝对值的大小关系：k　 　b，（必须填“=”、“>”或“<”）： （2）计算得出乙图斜率的绝对值为k，则电源的电动势　 　，内阻　 　（用题中的已知量来表示）。 【答案】（1） （2）； 【解析】（1）闭合和，电流表与滑动变阻器串联，根据欧姆定律可得 断开后，电流表、滑动变阻器、定值电阻串联，根据欧姆定律可得 整理可得可知，斜率和截距绝对值的大小关系 故答案为： （2）乙图斜率的绝对值为，则根据表达式可得，则电源的电动势为 断开，闭合和时，电流表、定值电阻串联，根据欧姆定律可得 则电源内阻为 故答案为：； 10．（2025高三下·崆峒月考）助听器电池主要有四种型号，分别是10号、312号、13号和675号。这些电池都是锌空电池，电动势在1.4V到1.45V之间。如图1所示，某实验小组从一个助听器中取出一个13号电池要测定其电动势和内阻，请你帮忙完成下列问题。 器材：待测电池（电动势为1.4V到1.45V之间，内阻约为几十毫欧） 电压表（量程为0~2V，内阻约为） 电流表（量程为0~0.6A，内阻为） 滑动变阻器（阻值范围为0~） 开关一个、导线若干 （1）为了进行更精准地测量，请在下面方框内画出电路图　 　； （2）连接电路，闭合开关后调节滑动变阻器得到几组电压表和电流表的示数； （3）作U-I图如图2所示，根据图像可知电池的电动势　 　V（结果保留3位有效数字），内阻　 　（结果保留2位有效数字）； （4）本实验中若不考虑偶然误差，则电源电动势的测量值　 　真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】；1.43；0.048；等于 【解析】（1） 由题意得电流表内阻已知，所以采用如图所示电路。 （3）由闭合回路欧姆定律可得 得 则图像的纵截距等于电源电动势，则 图像斜率等于电源内阻加电流表内阻，为 得 （4）若不考虑偶然误差，将电流表内阻视为电源内阻，可知电压表和电流表的测量都是准确的，则电动势的测量值等于真实值。 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 分层作业 2026-2027学年高二物理人教版必修第三册【基础题】 【A组基础通关】 1．（2025·丰台模拟）某同学根据闭合电路欧姆定律测量电池的电动势和内阻。 （1）由图1所示的电路图连接好实物装置后闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数与电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障，仅通过改变电压表接线位置检查故障。当电压表接在电源两端时，电压表示数接近1.5V，则电路故障可能为　 　； （2）故障排除后测得电压与电流数据如图2所示，则电池的电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。（结果保留小数点后两位） 2．（2025高二上·拱墅期末）一课外实验小组用如图甲所示的电路测定电池组的电动势和内阻，为单刀开关，为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器。 （1）闭合调节滑动变阻器，将分别接到1和2得到多组数据，描点后得到图乙的电池组的关系图像，其中图像Ⅱ是开关接到　 　（填“1”或“2”）得到的实验结果。 （2）根据图乙的电池组的关系图像，可得电池组的电动势为　 　V，电池组的内阻为　 　，电流表的内阻为　 　。（计算结果均保留两位小数） 3．（2025高二上·澄海期末）某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表（量程0~3A，内阻约为0.3Ω） C．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω） D．电压表（量程0~3V，内阻未知） E．滑动变阻器（0~10Ω，2A） F．滑动变阻器（0~100Ω，1A） G．定值电阻R0（阻值为1Ω，额定功率为5W） H．开关、导线若干 在现有器材条件下，要求尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 该同学按照图甲所示的电路连接好实验器材并进行实验，根据实验数据绘出了如图乙所示的U−I图像，则电源的电动势E=　 　V，电源内阻r=　 　Ω。（结果保留小数点后一位） 4．（2025高二上·铜山期中）某实验小组要测量1节干电池的电动势和内阻，实验原理图如图甲所示。 （1）请在图乙中完成实物图连线。 （2）用图示电路测得的干电池内阻将比真实值　 　（填“偏大”或“偏小”）。 【B组拓展提升】 5．（2026高二下·自贡期末）某实验小组在实验室找到了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，其中MN为电阻丝，其横截面积大小为4mm2。现进行以下实验探究，实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量其长度如题图甲所示，其长度为　 　cm。 （2）实验小组设计了如图乙所示的电路进行实验探究，R0是阻值为2Ω的定值电阻。正确接线后，闭合开关S，调节滑片P，记录电压表的示数U、电流表的示数I以及对应的PN长度x，多次调节滑片P，记录出多组U、I、x的值。 （3）根据实验数据绘出的U-I图像如图丙所示，由图丙可得电池的电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。（结果均保留两位有效数字）；由于电表内阻的影响，通过图像法得到的电动势的测量值　 　其真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）； （4）根据实验数据可进一步绘出图像如图丁所示，根据图像可得电流表的内阻为　 　Ω，电阻丝的电阻率ρ=　 　Ω∙m。 6．（2026·深圳模拟）物理课外兴趣小组为了测定用马铃薯制作的电池的电动势和马铃薯的电阻率，设计并进行以下的实验。实验原理如图甲所示，实验操作过程如下： （1）将电极材料制成长、宽的矩形金属电极，把马铃薯切成厚度为d且接触面积与正负电极面积相等的矩形块。用图乙中游标卡尺的　 　（填“A”“B”或“C”）测量马铃薯的厚度如图丙所示，则马铃薯的厚度　 　cm。 （a）将制成的马铃薯块置于铜片与锌片两电极之间，确保马铃薯与电极的良好接触。 （b）改变电阻箱的电阻，记录多组电压传感器的示数U及对应的电流传感器的示数I。 （2）完成图像　 　，并由图线可知马铃薯电池的电动势　 　V，内阻　 　Ω。（结果均保留两位有效数字） （3）马铃薯的电阻率的表达式为　 　（用题中字母表示）。 7．（2026·合江模拟）新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，某校学生实验小组通过网络查找了某种知名的电池铭牌，电池采用的是“刀片电池”技术。现将一块电芯拆解出来，测量其电动势E和内阻r。所提供的器材有： A．电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ） B．电流表A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω） C．滑动变阻器R（阻值范围0~10Ω，额定电流2A） D．电阻R0=6Ω 某同学采用了图甲所示的电路图，在进行了正确操作后，得到了图乙所示的图像。 （1）按照图甲连接电路，开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到最　 　侧（填“左”或“右”）。 （2）根据图乙所示，则该电池的内阻r=　 　Ω；（结果保留到小数点后一位）。 （3）该实验小组还设计了图丙所示的电路，其中E0为工作电源，R0为限流电阻，MN为粗细均匀同种材料的电阻丝，P为滑动触头，G为灵敏电流计，R1为它的保护电阻，R2为阻值已知的工作电阻。为了测量电源Ex的内阻r，现作如下操作： ①先闭合S1，断开S2，调节滑动触头P的位置，当其位于A位置时，灵敏电流计示数为零； ②再闭合S2，调节滑动触头P的位置，当其位于B位置时，灵敏电流计示数再次为零，此时R2两端电压U=　 　；（用Ex、r、R2表示） ③测量出两次电阻丝MA和MB的长度分别为l1和l2，则电源内阻r=　 　。（用l1、l2，R2表示） 8．（2026·邢台模拟）某指纹锁的电池组由四节5号干电池组成，该电池组已经用了一段时间，研究性学习小组想要测量该电池组的电动势（约和内电阻（约。可供选择的实验器材如下： A.电流表A（量程，内阻约为； B.电压表V（量程，内阻为； C.定值电阻； D.滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A）； E.电键一个，导线若干。 （1）为了完成实验，需要将电压表的量程扩大为，则在图甲电路中，电压表右侧连接的定值电阻阻值应为　 　； （2）①根据图甲电路完成答题卡上图乙的实物连接　 　， ②闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于　 　（选填“最左端”“最右端”）； （3）闭合开关，调整滑动变阻器的阻值，读出电压表和所用电流表相应的示数，为了比较准确地得出实验结论，在坐标纸中画出了如图丙所示的图像，若不考虑电压表内阻，由图像可得电池组的电动势　 　，内阻　 　。（结果均保留三位有效数字） 【C组综合拓展】 9．（2026·船营模拟）某同学用如图甲所示的电路来测量电源的电动势E和内阻r，已知图中电流表的内阻为，定值电阻的阻值为，实验开始前三个开关均断开。实验的主要步骤如下： A．闭合和，调节滑动变阻器的滑片在某个位置，读出电流表的示数为，保持滑片的位置不变，再断开，读出电流表的示数为； B．移动滑片的位置，重复A步骤的实验操作，多测几组、相对应的数值，作出的函数关系图像如图乙所示： C．断开，闭合和，读出电流表的示数为。 （1）该同学通过理论分析，发现图乙中斜率k和截距b的单位均为安培（A），请你帮忙找出斜率和截距绝对值的大小关系：k　 　b，（必须填“=”、“>”或“<”）： （2）计算得出乙图斜率的绝对值为k，则电源的电动势　 　，内阻　 　（用题中的已知量来表示）。 10．（2025高三下·崆峒月考）助听器电池主要有四种型号，分别是10号、312号、13号和675号。这些电池都是锌空电池，电动势在1.4V到1.45V之间。如图1所示，某实验小组从一个助听器中取出一个13号电池要测定其电动势和内阻，请你帮忙完成下列问题。 器材：待测电池（电动势为1.4V到1.45V之间，内阻约为几十毫欧） 电压表（量程为0~2V，内阻约为） 电流表（量程为0~0.6A，内阻为） 滑动变阻器（阻值范围为0~） 开关一个、导线若干 （1）为了进行更精准地测量，请在下面方框内画出电路图　 　； （2）连接电路，闭合开关后调节滑动变阻器得到几组电压表和电流表的示数； （3）作U-I图如图2所示，根据图像可知电池的电动势　 　V（结果保留3位有效数字），内阻　 　（结果保留2位有效数字）； （4）本实验中若不考虑偶然误差，则电源电动势的测量值　 　真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。 学科网（北京）股份有限公司 $