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

实验：电池电动势和内阻的测量 一、实验题 1．某物理兴趣小组开展物理课外活动，欲测干电池的电动势和内阻。 （1）用图甲测干电池电动势和内阻。闭合，掷于1时得图乙中a线；掷于2时得b线。已知电压表内阻，电流表内阻，图乙中两线截距、斜率仍为原图所示。则电源电动势________V，内阻________。（保留三位有效数字） （2）另一学习兴趣小组利用如图丙所示电路测量同样的干电池的电动势和内阻，闭合开关前，将电阻箱阻值调至最大，然后闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱的阻值R和相应电压表读数U。 （3）另一小组用图丙测量同一电池。电压表量程，内阻，定值电阻，电阻箱最大阻值。作图线如图丁，截距为0.87，斜率为0.034。 ①根据图丙电路，可得________（用、、、、表示）； ②则________V，________。（保留三位有效数字） 2．某实验小组利用如图甲所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材： ①待测电池：电动势略小于1.5 V，内阻约为几欧姆； ②电流表：量程0～3 mA； ③电流表：量程0～0.6 A； ④电压表：量程0～1.5 V； ⑤电压表：量程0～3 V； ⑥滑动变阻器：0～20 Ω； ⑦开关一个，导线若干。 (1)请选择实验中需要的器材________（选填标号）。 (2)按电路图将实物（如图乙所示）连接起来。 (3)闭合开关前，滑动变阻器滑片应调到________（选填“最左端”或“最右端”）。 (4)小组根据实验数据作出的U­I图像如图丙所示，由图像可求得电源电动势为________V，内电阻为________Ω。 3．某同学测量一节锂电池的电动势和内阻，设计了如图丙所示的电路，选用的器材如下： A．毫安表mA（量程为0~200mA，内阻为4Ω）； B．电压表V（量程为0~3V，内阻很大）； C．电阻箱（）； D．滑动变阻器（） E．待测锂电池（电动势标称值为3.0V）； F．开关一个、导线若干。 (1)由于毫安表mA的量程太小，因此实验前需要将其改装成量程为0~0.6A的电流表，图丙中电阻箱应调整为___________Ω。（结果保留两位有效数字） (2)改变滑动变阻器滑片的位置，记录两电表的示数，电压表示数为U，毫安表示数为I。描点得到如图丁所示的U-I图像，通过分析可知电源的电动势___________V，电源的内阻___________Ω。（结果均保留两位有效数字） (3)用该锂电池、电阻箱和毫安表mA改装成电阻表，如图戊所示，欧姆调零后接入待测电阻，毫安表指针指向正中央刻度线，待测电阻的阻值为___________Ω。 4．一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，以及计算得到的数据见下表： 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8 根据表中数据，在图所示的方格纸上作出关系图像______。由图像可计算出该干电池的电动势为______；内阻为______。 5．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） 6．某探究小组做“测定干电池的电动势和内电阻”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，在图中描出的点迹如图3所示，请在图中画出图线__________，并利用图像得出干电池的电动势__________V，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__________V，内阻__________。（都保留两位小数） 7．在“测定电源的电动势和内阻”实验中： (1)某同学设计了图甲所示电路图，进行规范实验，并根据测量数据最终得到如图乙所示的图像。 ①根据图像可知，电源电动势的测量值为_________V，内阻的测量值为_________。（均保留三位有效数字） ②考虑到电表并非理想电表，则电源电动势的测量值_________真实值，内阻的测量值_________真实值。（均填“大于”“小于”或“等于”） (2)为了消除电表内阻引起的系统误差，重新设计的电路图如图丙所示，图中定值电阻的阻值为，、是两个相同的电流表。 ①连接好电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器与电阻箱的阻值，当电阻箱的读数为时，灵敏电流表G的示数为零，则可测得电流表、的内阻为_________。（用、表示） ②当灵敏电流表G的示数为零时，仅改变滑动变阻器滑片的位置，测得多组电压表示数、电流表示数、电流表示数，以为纵坐标、为横坐标，得到图丁所示的直线，则电源的内阻_________。（用、、、表示） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 《实验：电池电动势和内阻的测量》参考答案 1． 1.40 7.00 1.53 6.40 【详解】（1）[1][2]开关掷于1时电压表测量的电压值不包括电流表两端的电压，由闭合电路欧姆定律有 结合题图乙a的线可知 由于坐标原点是，所以要求r的准确值需要求出直线b对应的短路电流，由相似比得 可得 （3）①[3]由闭合电路欧姆定律有 整理可得 ②[4][5]结合图丁，分析以上函数可得， 方程联立解得， 2．(1)①③④⑥⑦ (2) (3)最左端 (4) 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律，测量电池电动势和内阻需要待测电池、开关、导线、滑动变阻器，因干电池电动势不高于1.5V，所以选择量程为1.5V的电压表；根据欧姆定律可知，电路中的电流远大于3mA，所以选择量程为0.6A的电流表，综上所述，为完成实验，选择的实验器材有①③④⑥⑦。 （2）电路实物连线如图所示 （3）为了保护电路，闭合开关前要让滑动变阻器接入电路的阻值最大。由甲图可知，滑片在最左端时，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度最长，阻值最大，因此滑片应调到最左端。 （4）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 则图像的纵轴截距对应电源电动势，由图丙可知纵轴截距 图像斜率的绝对值等于电源内阻，则 3．(1)2.0 (2) 2.4 1.2 (3)12 【详解】（1）毫安表的满偏电流为，内阻为。改装为量程的电流表时，电阻箱与毫安表并联，支路电压相等，有 解得 （2）[1]图丁是电压表示数随毫安表示数变化的图像。纵轴截距对应电流为零时的电压，即电源电动势，故 [2]改装电流表的内阻为 图丙中电压表测滑动变阻器两端电压，其电流可忽略。通过电源的电流是毫安表示数的三倍，由闭合电路欧姆定律得 图丁中从零增至时，从降至，直线斜率的绝对值为 由斜率关系解得 （3）将两表笔短接并调零后，毫安表满偏。设此时电路总内阻为，由闭合电路欧姆定律得，因此 接入待测电阻后，指针在正中央时电流为满偏电流的一半，有 与调零时的关系比较，得 4．(1)开关未断开，电阻箱阻值为零 (2) 1.4 1.2 【详解】（1）在连接电路前，首先要断开开关，电路中串联的电阻箱或滑动变阻器阻值要调节到最大，所以操作中存在的不妥之处是：①开关未断开；②电阻箱阻值为零。 （2）[1]根据测量得到的数据，利用描点法先在坐标图中画出数据点，然后用直尺过尽可能多的点画出倾斜的直线，如图所示 [2][3]利用闭合电路欧姆定律，可得 变化成 可知图像的斜率等于电池的电动势，图像在纵轴上的截距的绝对值等于电池的内阻，对照作出的图像，可得（1.30~1.44），（1.0~1.4）。 5．(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 6．(1)甲 (2) (3) 1.60 0.33 (4) 电压表分流 < < (5) 1.41 0.50 【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）根据电路图连接实物图如图 （3）[1]由描点法作出伏安特性曲线如图 [2][3]根据闭合电路欧姆定律有 图象与纵坐标的交点为电源的电动势；图象的斜率表示内阻，则有， 解得 （4）[1][2][3]本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，电压表测的电压为外电压，电流表所测的电流偏小，作出U-I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。 （5）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 变形可得 延长图像可知纵轴截距约为0.138mA，则有 代入数据解得 由斜率可知 解得 7．(1) 3.00 2.20 等于 大于 (2) 【详解】（1）①[1][2]根据闭合电路欧姆定律 图线延长到时的纵轴截距为电动势，斜率绝对值为内阻。延长图乙直线，可得 取图线上两点计算斜率 ②[3]图甲中电流表测的是干路电流，电压表只测滑动变阻器两端电压，未测电流表两端电压。实际关系为： 因此用作图法得到的电动势截距仍为E，故E测量值等于真实值 [4]内阻测量值实际为，故内阻测量值大于真实值。 （2）①[1]灵敏电流计G示数为零时，电桥平衡。设电流表内阻为。上支路，电流经过和；下支路：电流经过电阻箱和。平衡时 且 两式相除 所以 ②[2]电桥平衡时，桥路部分等效电阻正好等于电流表内阻。电路满足 即 图丁中，纵轴截距为a，横轴截距为b，所以 因此 代入得 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $