电学实验：测量电源电动势和内阻 同步练习 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

电学实验：测量电源电动势和内阻 一、实验题 1．某物理实验小组设计了如图甲所示的电路测量电源的电动势和内阻。 (1)闭合开关S1前，应先将滑动变阻器的滑片P调到______（填“a”或“b”）端。 (2)实验记录了单刀双掷开关S2分别接1、2时对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验数据绘制了如图乙所示的A、B两条U-I图线。当开关S2接1位置时，作出的U-I图线是图乙中的图线______。（填“A”或“B”） (3)从尽可能减小系统误差的角度，电源电动势E=______，电源内阻r=______。（均选用UA、UB、IA、IB中的字母表示） 2．小明同学用如图甲所示电路测一电池的电动势和内电阻。 (1)合上开关前，应将滑动变阻器的滑片置于图中最______（选填“左端”或“右端”） (2)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，记录相应的电压表示数和电流表的示数。多次测量，利用测得的数据描点作图得到如图乙所示图线，则该电池的电动势______V，内电阻______。（结果均保留两位小数） (3)实验中，移动滑动变阻器滑片，电压表的示数及电路的总功率均发生变化。图丙中能正确反映关系图像的是 。 A． B． C． D． (4)该同学仍用该装置换测另一个电池的电动势和内电阻时，实验时发现电流表示数从较小增大至满偏的过程中，电压表示数变化却很小。他认为导致该现象的原因可能是电池的内电阻太小。你是否同意他的观点？并简要说明理由：__________________________________________________。 3．某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下： 电压表（量程，内阻很大）； 电流表（量程）； 电阻箱（阻值）； 干电池一节、开关一个和导线若干。 (1)根据图（a），完成图（b）中的实物图连线________。 (2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值、相应的电流表示数和电压表示数.根据记录数据作出的图像如图（c）所示，则干电池的电动势为________V（保留3位有效数字）、内阻为________Ω（保留2位有效数字）。 (3)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值________（填“偏大”或“偏小”）。 (4)该小组根据记录数据进一步探究，摘去电压表，并作出图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为________Ω（保留2位有效数字）。 4．磷酸铁锂电池具有能量密度大、循环寿命长、安全性能好等优点，广泛应用于我国的电动汽车。为了测量一节磷酸铁锂电池的电动势和内阻，某实验小组找来一个量程为3 mA的电流表G和两个精密电阻箱、，以及一个阻值为5.94 Ω的定值电阻，设计如图（a）的电路进行实验，步骤如下： (1)测电流表G的内阻。闭合开关，断开，调节的阻值，使电流表G满偏；保持的阻值不变，再闭合，调节，当的阻值为50.0 Ω时，电流表的示数为1 mA。由此可知电流表G的内阻为________Ω。 (2)扩大电流表的量程。为了将电流表G的量程扩大为30 mA，可以将与电流表G并联组成新的电流表，同时应该将的阻值调为________Ω。（结果保留1位小数） (3)测电动势和内电阻。把调成第（2）问中的阻值后保持闭合，再闭合，多次改变的阻值，记录电流表G的示数与电阻箱的值，作出图线如图（b）所示： 由图可求得：________V，________Ω。（结果均保留2位有效数字） 5．某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表量程为3 V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。 (1)已知电流计G的满偏电流IG=200 mA、内阻rG=0.30 Ω，电路中已将它改装为最大量程600 mA的电流表，则R1=_________Ω（结果取两位有效数字）。 (2)在（1）的基础上，通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表的读数U和电流计G的读数，作出如图乙的图像。通过观察图像，可以得到电源的电动势E等于________V，内阻等于_________Ω（结果取三位有效数字）。 (3)若现在有一个水果电池，查阅资料后得该水果电池的电动势约为1 V，内阻约为5000 Ω。某小组设计了如下两种测量方案，如图所示，为减少测量误差，应选用方案_________（填“一”或“二”）。若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值_________真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。 6．为测量某一电源的电动势和内阻，小明设计的实验电路如图甲所示，用到的器材有：待测电源，定值电阻，，电阻箱（阻值范围），电压表（量程，内阻为，开关，导线若干。 (1)小明连接好电路，闭合开关后发现，无论怎样调节电阻箱，电压表的指针都不偏转。他怀疑电压表发生故障，因此拿来多用电表，用电阻挡进行检测，操作如下： ①保持开关闭合； ②对多用电表进行机械调零后，将选择开关置于挡，再进行欧姆调零； ③将多用电表的红表笔接电压表的正接线柱，黑表笔接电压表的负接线柱，观察多用电表指针的偏转情况。 以上操作存在两处错误，其正确做法分别是____________________和____________________。 (2)排除故障后，闭合开关，将电阻箱的阻值由零开始逐渐增大，记录若干组电阻箱的阻值和对应的电压表读数。某次电压表示数为，此时电路的路端电压为__________。 (3)小明将得到的数据在坐标系中描点连线，得到如图乙所示的曲线，其中虚线为曲线的渐近线，可得待测电源的电动势__________，内阻__________。 7．用图1所示的电路测量一节旧干电池的电动势和内阻（约）。 (1)除干电池、电压表（量程，内阻约）、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： A．电流表（量程，内阻约） B．电流表（量程，内阻约） C．滑动变阻器（最大阻值，额定电流） D．滑动变阻器（最大阻值，额定电流） 实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。（填选项前的字母） (2)实验中调节滑动变阻器的阻值，记录电压表和电流表的示数，得到6组数据，绘制图像，如图2所示。根据图像，可得出干电池的电动势________V，内阻________。（结果均保留两位小数） (3)由电表内阻引起的实验误差是（　　）（填选项前的字母）。 A．电流表测量值小于待测电流值 B．电流表测量值大于待测电流值 C．电压表测量值小于待测电压值 D．电压表测量值大于待测电压值 (4)为了消除以上误差，某同学提出移去电流表，同时用电阻箱替换滑动变阻器，实验电路如图3所示。实验中多次调节电阻箱的阻值，记录电压表的示数，绘制图像，若图像的斜率为，纵轴截距为，则干电池的电动势________，内阻________（用字母、表示）。由此电路得出的电池内阻________其真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。 8．为更准确地测量一节干电池的电动势E和内阻r，某同学设计了如图甲所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大。 （1）连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片P应调到b端； （2）闭合开关S1，S2接位置1，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数； （3）重复（1）操作，闭合开关S1，S2接位置2，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表示数； （4）建立坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S2接位置1、2时的图像，如图乙所示。 ①S2接2时的图线是图乙中的_________（选填“A”或“B”）线； ②每次测量操作都正确的情况下，由图乙中的A和B图线，可得电动势_________V，内阻_________Ω。（均保留3位有效数字）； （5）实验时发现电流表坏了，于是移去电流表，同时用电阻箱替换滑动变阻器。按图丙所示原理图重新连接电路，实验得到多组电阻箱阻值R及相应的电压表示数值U数据，要通过U-I图像处理实验数据，获得所测电动势和内阻的值，则通过________得到电流的数据。根据U-I图像得到的电动势测量值_____（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 9．某中学课外兴趣小组测量手机电池的电动势和内阻的实验原理图如图甲所示，已知电池的电动势约为3 V、内阻小于1 Ω，现提供的器材如下： A．手机电池； B．电压表V1（量程为0～15 V，内阻约为10 kΩ）； C．电压表V2（量程为0～3 V，内阻约为10 kΩ）； D．电阻箱R（0～99.9 Ω）； E．定值电阻R01＝2 Ω； F．定值电阻R02＝100 Ω； G．开关和导线若干。 (1)如果要准确测量电池的电动势和内阻，电压表应选择________；定值电阻R0应选择________。（均选填实验器材前的标号） (2)兴趣小组一致认为用线性图像处理数据便于分析，于是在实验中改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的示数U，获取了多组数据，画出的­图像为一条直线，如图乙所示，若把流过电阻箱的电流视为干路电流，则可得该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。（结果均保留两位有效数字） 10．某探究小组做“测定干电池的电动势和内阻”的实验。 (1)他们设计了如图1所示的甲、乙两个实验原理图，由于干电池的内电阻较小，为使测量结果比较准确，实验中应该选用图1中__________所示的原理图。 (2)为了便于测量，探究小组的付同学将一个的电阻与电池串联后再进行实验，图2为所需的实验器材，其中已连接一部分导线，请你按选中的实验原理图用笔画线代替导线把电路补画完整__________。 (3)根据付同学测得的数据，在U−I图中描出的点迹如图3所示，利用图像得出干电池的电动势__________，内阻__________。（都保留两位小数） (4)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，本实验的误差原因__________。实验所得的干电池的电动势和内阻的测量值与真实值比较，__________，__________。（选填“＜”“＝”或“＞”） (5)某探究性学习小组利用如图4所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表的内阻，电阻，为了方便读数和作图，给电池串联一个的电阻。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表和的多组、数据，作出图像如图5。由图像得到电池的电动势__________，内阻__________。（都保留两位小数） 11．某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。他根据老师提供的以下器材，画出了如图甲所示的原理图。 ①电压表V（量程3 V，内阻约为10 kΩ） ②电流表G（量程3 mA，内阻=100 Ω） ③电流表A（量程3 A，内阻约为0.5 Ω） ④滑动变阻器（0~20 Ω，2 A） ⑤滑动变阻器（0~500 Ω，1 A） ⑥定值电阻=0.5 Ω ⑦开关S和导线若干 (1)该同学发现电流表A的量程太大，于是他将电流表G与定值电阻并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是________A。（结果保留小数点后一位） (2)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是________。（填写器材序号） (3)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V的读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势________V，电源的内阻________Ω。（保留两位有效数字） 12．某小组用如图甲所示电路测定蓄电池的电动势和内电阻，除蓄电池、电键和足量导线外，还提供以下器材：电流表A（0~0.6 A）、电压表V（0~3 V）、滑动变阻器（10 Ω，2 A）、滑动变阻器（1000 Ω，1 A）、定值电阻（阻值1 Ω）。 (1)实验时，滑动变阻器应选________（填“”或“”）。 (2)请按图甲电路完善图乙实物的连线________。 (3)根据数据得到如图丙所示的图线，则待测蓄电池的电动势为________V，内阻为________。（结果均保留2位有效数字） (4)该小组在实验后发现所用电流表未调零，未闭合开关时，指针指在零刻度右侧。该小组将电流表调零后重新实验测得的电源电动势和内阻，小明认为、。你是否同意他的观点________________？请说明理由________________________________。 试卷第4页（共5页） 试卷第5页（共5页） 学科网（北京）股份有限公司 《电学实验：测量电源电动势和内阻》参考答案 1．(1) (2) (3) 【详解】（1）闭合开关前，滑动变阻器应接入尽可能大的电阻以限制电流。题图甲中滑片移到端时，接入电路的是整个电阻线，因此应将滑片调到端。 （2）图乙是电源的图像，纵截距表示电动势，图线斜率的绝对值表示电源内阻。开关接1时，电压表跨接在电源和滑动变阻器两端，电压表测量的仍是路端电压，但电流表与电源串联，电流表的分压使测得的电压偏小，等效内阻为。开关接2时，电压表直接并联在电源两端，电压表的分流使测得的电流偏小，等效内阻为。因此，接1时图线斜率的绝对值较大，对应图乙中的图线。 （3）[1]图线的纵截距对应电流为零时的路端电压，即电源电动势，所以选用图线的纵截距，得到电源电动势为 [2]由图线的横截距可知，路端电压为零时，外电路短路，短路电流为。此时电流表与电源串联，电流表内阻已包含在等效内阻中，因此用图线的横截距求内阻不受电流表分压的影响。将代入闭合电路欧姆定律，得到电源内阻为 2．(1)左端 (2) (3)B (4)同意。内阻很小时，电流变化引起的路端电压变化很小 【详解】（1）闭合开关前，应使滑动变阻器接入电路的电阻最大，以减小闭合瞬间的电流。图甲中接入电路的是滑片与右端接线柱之间的电阻丝，滑片置于最左端时接入长度最大，故应选左端。 （2）[1]对电池，由闭合电路欧姆定律得。图线纵截距对应时的路端电压，因此读得 [2]由可知，图线斜率为，内阻等于斜率的绝对值。沿拟合直线取两点，电流分别为和，对应电压分别为和，由斜率定义并代入图中两点得 （3）电路总功率包括外电路消耗的功率和电池内阻消耗的功率，因此 由闭合电路欧姆定律，可得 代入总功率关系得 因电池的和不变，电路总功率随路端电压增大而线性减小，图像为B。 故选B。 （4）同一电池的电动势和内阻不变。对两次测量的闭合电路欧姆定律相减，得 取绝对值后有 在该实验的电流变化范围内，若内阻很小，电流从较小值增大到满偏时，路端电压的变化就可能很小，因此同意他的判断。 3．(1) (2) 1.59 0.65 (3)偏小 (4)2.5 【详解】（1）电流表、变阻箱、开关和干电池串联；电压表并联在干电池两端，电流表正接线柱接电源正极一侧。 （2）[1]按闭合电路欧姆定律，端电压与电流满足，所以图(c)直线的纵截距给出测得的电动势，读图得 [2]图(c)直线斜率的绝对值给出测得的内阻 由图读取斜率绝对值约为 （3）设电压表内阻为。由于电压表分流，电池内部实际电流等于电流表读数与分流电流之和，由闭合电路欧姆定律得 整理得 所以由图线斜率得到的内阻为 故本实验内阻的测量值偏小。 （4）摘去电压表后，设电流表内阻为，电路中各元件串联，闭合电路欧姆定律为。变形得 令图(d)纵轴截距为，则 由图(d)读得，代入， 所以 按两位有效数字取。 4．(1)100.0/100 (2)11.1 (3) 3.2 0.060 【详解】（1）闭合断开时，调节使G满偏（）；保持不变闭合后，干路总电流近似不变，此时G示数为，说明流过电流为 并联支路电压相等，代入数据 解得 （2） 要将3mA的表头扩为30mA的电流表，分流电阻需要分担的电流为 并联支路电压相等，代入数据 解得 （3）[1][2] 改装后新电流表的总量程为30mA，总电流（为表头示数），改装后电流表的总内阻 根据闭合电路欧姆定律 整理得线性关系 结合图(b)的信息，图线斜率 解得 纵轴截距为 代入，解得 5．(1)0.15 (2) 2.93/2.92/2.94 1.00 (3) 二 等于 【详解】（1）电流计 G和并联，，代入数据得 （2）根据闭合电路欧姆定律 式中为改装后电流表内阻， 图像纵轴截距即为电源电动势，图像斜率的绝对值 代入数据，得 故， （3）[1]方案一中电压表并联在电源两端，电流表测支路电流。由于电压表内阻（通常几千欧到几十千欧）与电源内阻相差不多，电压表的分流作用不可忽略，会导致电流测量误差极大，故选方案二； [2]将电流表内阻看作是电源内阻，电源的电动势测量值就是电源的真实值。 6．(1) 要把电压表与电路断开 多用电表的红表笔应接电压表的负接线柱，黑表笔接电压表的正接线柱 (2)6.0 (3) 7.2 2.0 【详解】（1）[1]步骤①应该断开开关S； [2]步骤③中多用电表的红表笔应该接电压表的负接线柱，黑表笔接电压表的正接线柱； （2）电压表的示数为2.0V；因电压表的内阻为，定值电阻，根据 可得     此时电路的路端电压为 （3）由闭合电路欧姆定律可得 即 由图像可知，当时，则 当趋近无穷大时则 解得 7．(1) A C (2) 1.49 0.75 (3)A (4) 小于 【详解】（1）[1]一节旧干电池电动势约1.5V，内阻约1Ω，电路最大电流约，但实际实验中电流不宜过大，选0~0.6A 量程（A），测量精度高。如果选 3A 量程，指针偏转过小，误差大。 [2]干电池内阻较小，为了使得电压变化明显，滑动变阻器选择最大阻值较小的C。 （2）[1]根据闭合电路欧姆定律，图线的纵轴截距等于电动势E，结合题图可得 [2]图线斜率的绝对值等于电源内阻，计算得内阻约。 （3）图1是电流表外接法（电压表直接并联在电源两端），电压表测量的就是路端电压，电压测量值等于真实值； 但电流表的读数仅为滑动变阻器的电流，小于干路的总电流（电压表存在分流），因此电流表测量值小于待测总电流值。 故选A。 （4）[1][2]对图3电路，由闭合电路欧姆定律，整理得，对比图像的斜率、纵截距，可得、 因此，。 [3]该电路的实际误差来源是电压表的分流，我们推导时把电压表的示数当成了电阻箱的电压，但真实的干路电流是（为电压表内阻），代入整理后得到的测量内阻实际是与的并联值，因此测量值小于电源内阻的真实值。 【点睛】 8． A 1.25 小于 【详解】[1]当接1时，电压表直接测路端电压，电流表的测量值是滑动变阻器的电流，误差来自电压表的分流；当接2时，电压表测的是滑动变阻器的电压，此时电流表被计入等效内阻，根据闭合电路欧姆定律：，图线斜率的绝对值代表等效内阻，等效内阻更大，图线更陡，因此接2对应的是更陡的A线 [2]当接 2 时（A 线），电动势测量值等于真实电动势，对应图线纵轴截距 [3]当接1时对应B线，真实短路电流为，根据 可得 [4]电流表移除后，电阻箱的电压为，电阻为，根据欧姆定律，可通过计算得到回路电流 [5]该电路的误差来自电压表的分流：我们计算的只是电阻箱的电流，小于总电流（总电流还包含电压表的分流）。当外电路开路时，电阻箱阻值无穷大，电阻箱的电流为0，但电压表仍有微弱分流，测量得到的图线纵截距会小于电源真实电动势，因此电动势测量值小于真实值。 9．(1) C E (2) 【详解】（1）[1]电动势约为3 V，若使用电压表V1，无法达到量程，故应使用电压表V2。 [2]若使用定值电阻R02＝100 Ω，电压表示数偏小，且改变电阻箱阻值时，电压表示数变化范围也偏小，故应使用定值电阻R01＝2 Ω。 （2）[1][2]由闭合电路欧姆定律得 整理得 结合图乙知 斜率 解得 10．(1)甲 (2) (3) (4) 电压表分流 ＜ ＜ (5) 【详解】（1）由于干电池的内电阻较小，故若将电流表采用内接法（相对于电源）直接与电源串联，则电流表内阻对测量结果影响较大；故应采用电流表外接法；故应选用甲电路。 （2）由题意，电流表串联在滑动变阻器支路中；电压表并联在滑动变阻器与电流表串联后的两端，即测外电路两端电压，连接图如下图所示： （3）[1][2]图3中图线的纵截距约为，图线斜率绝对值为 由于实验中串入了，因此 （4）[1]本实验采用图甲，误差来源是电压表的分流作用。 [2][3]电压表分流使电流表读数小于干路实际电流，因此测量值偏小。作出图线的测量图线和实际图线如图 虚线表示实际图。从图线可以看出，电动势和内阻的测量值均小于真实值，即， （5）[1][2]图4中两支路并联，支路1：滑动变阻器与电流表串联，电流为 支路2：电流表与串联，电流为，支路2总电阻为 由闭合电路欧姆定律 整理可得图像为直线，由图5读得纵轴截距约为 当时， 斜率绝对值为 由关系可得 所以 电动势为 11．(1)0.6 (2)④ (3) 1.5 1.0 【详解】（1）改装后能够测量的最大值为 （2）为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，考虑电源内阻，滑动变阻器最大阻值太大，滑动变阻器应选用。 （3）[1][2]图乙中横坐标单位为，由闭合电路欧姆定律得 结合图像知， 12．(1) (2) (3) (4) 不同意 电流表未调零时，指针初始位置在零刻度右侧，设未闭合开关时的示数为，则每次测量的读数都比真实电流偏大，根据闭合电路欧姆定律可知，第一次实验作出的图像斜率不变，而纵轴截距偏大，所以测得的电动势偏大，而内阻不受影响 【详解】（1）蓄电池的内阻较小，定值电阻的阻值也较小，若选用，其最大阻值远大于电路中其他电阻，调节时滑片大部分行程电流过小，不便操作；的阻值与电路电阻相当，便于大范围调节电流，且额定电流2A满足要求，所以为了测量准确、操作方便，滑动变阻器应选。 （2）按图甲电路完善图乙连线，如图所示： （3）[1][2]根据闭合电路欧姆有 解得 所以图像的纵轴截距等于电源的电动势，则有 图像斜率的绝对值等于蓄电池内阻与定值电阻之和，即 解得蓄电池的内阻为 （4）[1]不同意 [2]电流表未调零时，指针初始位置在零刻度右侧，设未闭合开关时的示数为，则每次测量的读数都比真实电流偏大，所以真实电流为 代入得 所以第一次实验作出的图线斜率不变，纵轴截距偏大，即测得的电动势偏大，而内阻不受影响。所以将电流表调零后重新实验，测得的， 故小明的观点错误。 答案第2页（共5页） 答案第1页（共5页） 学科网（北京）股份有限公司 $