2023年高三物理二輪練習40 測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法

2023年高三物理二輪高頻考點沖刺突破

專題40測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法

專練目標______________________________專練內(nèi)容______________________________

目標1高考真題(IT—3T)

目標2伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻(4T—6T)

目標3雙電源法測電源電動勢和內(nèi)阻(7T—9T)

目標4伏阻法測電源電動勢和內(nèi)阻(10T—12T)

目標5安阻法測電源電動勢和內(nèi)阻(13T—15T)

【典例專練】

一、高考真題

1.在測量某電源電動勢和內(nèi)阻時，因為電壓表和電流表的影響，不論使用何種接法，都會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,

為了消除電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差，某實驗興趣小組設(shè)計了如圖甲實驗電路進行測量。已知凡=2。。

(1)按照圖甲所示的電路圖，將圖乙中的器材實物連線補充完整o

(2)實驗操作步驟如下：

①將滑動變阻器滑到最左端位置

②接法I：單刀雙擲開關(guān)S與1接通，閉合開關(guān)S。，調(diào)節(jié)滑動變阻器及,記錄下若干組數(shù)據(jù)α-∕∣的值，斷

開開關(guān)SO

③將滑動變阻器滑到最左端位置

④接法H：單刀雙擲開關(guān)S與2閉合，閉合開關(guān)S。，調(diào)節(jié)滑動變阻器R記錄下若干組數(shù)據(jù)4-八的值，

斷開開關(guān)S。

⑤分別作出兩種情況所對應(yīng)的11和6-心圖像

（3）單刀雙擲開關(guān)接1時，某次讀取電表數(shù)據(jù)時，電壓表指針如圖丙所示，此時U=Vo

（4）根據(jù)測得數(shù)據(jù)，作出H-L和4-4圖像如圖丁所示，根據(jù)圖線求得電源電動勢E=

內(nèi)阻〃=。（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）

T

（5）由圖丁可知（填“接法I”或“接法H”）測得的電源內(nèi)阻更接近真實值。

（6）綜合考慮，若只能選擇一種接法，應(yīng)選擇（填“接法I”或“接法II”）測量更合適。

2.隨著智能手機的廣泛應(yīng)用，充電寶成為手機及時充電的一種重要選擇。充電寶可以視為與電池一樣的直

流電源。一充電寶的電動勢約為5V,內(nèi)阻很小，最大放電電流為2A,某實驗小組測定它的電動勢和內(nèi)阻。

他們剝開充電寶連接線的外絕緣層，里面有四根導線，紅導線為充電寶的正極，黑導線為充電寶的負極，

其余兩根導線空置不用，另有滑動變阻器R用于改變電路中的電流，定值電阻凡=3C,兩只數(shù)字多用電表

M、N,兩表均為理想電表，并與開關(guān)S連成如圖所示電路。

充電寶

①圖中測量電流的電表是,測量電壓的電表是。（均填寫字母"M”或"N”）

②調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組/、U數(shù)據(jù)，記錄如下表，其中只有一個數(shù)據(jù)記錄有誤，審視記錄的數(shù)據(jù)，可

以發(fā)現(xiàn)表中第次的記錄數(shù)據(jù)有誤。（填測量次數(shù)的序號）

次數(shù)1234567

電流//A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516

電壓U/V4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848

③電路中接入凡可以達到下列哪個效果。（填選項前的字母）

A.使測電流的電表讀數(shù)變化明顯B.為了更準確地測量充電寶內(nèi)阻

C.避免使充電寶的放電電流過大D.減小測量電壓的電表分流作用

3.某實驗小組需測定電池的電動勢和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測電池、一個單刀雙擲開關(guān)、一個定值電阻（阻

值為凡）、一個電流表（內(nèi)阻為此）、一根均勻電阻絲（電阻絲總阻值大于凡，并配有可在電阻絲上移動的

金屬夾）、導線若干。由于缺少刻度尺，無法測量電阻絲長度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個圓形時鐘表盤。某同學提

出將電阻絲繞在該表盤上，利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度。主要實驗步驟如下：

（1）將器材如圖（a）連接：

（2）開關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的端（填力”或*"）；

（3）改變金屬夾的位置，閉合開關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對應(yīng)的圓心角。和電流表示數(shù)/,得到多

組數(shù)據(jù);

（4）整理數(shù)據(jù)并在坐標紙上描點繪圖，所得圖像如圖（b）所示，圖線斜率為心與縱軸截距為d,設(shè)單位

角度對應(yīng)電阻絲的阻值為外,該電池電動勢和內(nèi)阻可表示為E=,『=（用以、&、

k、d、4表示）

（5）為進一步確定結(jié)果，還需要測量單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值與。利用現(xiàn)有器材設(shè)計實驗，在圖（C）方

框中畫出實驗電路圖（電阻絲用滑動變阻器符號表示）；

（6）利用測出的4,可得該電池的電動勢和內(nèi)阻。

二、伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻

4.某物理實驗小組探究充電寶作為直流電源所表現(xiàn)的電路特性，實驗使用的是標志為“輸出5V”的某品牌充

電寶，其內(nèi)阻很小。為測量在充電寶儲電量為90%時的電動勢和內(nèi)阻，實驗準備了一些可能用到的器材：

A.電壓表V（量程3V,內(nèi)阻為3.0kΩ）;

B.電流表A（量程150mA,內(nèi)阻極?。?；

C.定值電阻&（阻值為5.0。）；

D.定值電阻E（阻值為LokQ）；

E.定值電阻處（阻值為3.0kΩ）;

F.滑動變阻器R（最大阻值200C）：

G.開關(guān)一個，導線若干。

完成下列問題：

（1）根據(jù)實驗電路圖甲，定值電阻網(wǎng)應(yīng)選擇（填“處”或“心”）；

（2）電路中接入心的作用是

A.使電壓表的讀數(shù)變化明顯

B.保護電流表，避免超出量程

C.減少因電流表分壓造成的誤差

（3）按電路圖正確連接實驗器材，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)，并在坐標紙上描點如圖乙所示，請在答題卡

中繪制U-I圖像。

（4）由圖像和計算可得充電寶的電動勢E=V（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）：內(nèi)阻的測量值

（填“偏大”或“偏小”K

（5）小組同學繼續(xù)測量該充電寶儲電量分別為80%、60%、40%、20%、5%時的電動勢，填在表格中。

電量％806040205

充電寶電動勢/V5.025.044.985.105.01

通過數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)充電寶的電動勢與儲電量（填“有關(guān)”或“無關(guān)

5.某小組同學在實驗室完成“測量電池組的電動勢和內(nèi)阻''的實驗，實驗室提供的器材如下:

A.幾節(jié)干電池組成的電池組

B.電壓表V量程3V,內(nèi)阻Rv=2000Ω

C.電流表A量程3A,內(nèi)阻約為1Ω

D.定值電阻凡=20

E.定值電阻凡=2000。

F.滑動變阻器火：調(diào)節(jié)范圍0~10Ω

該組同學根據(jù)提供的器材，設(shè)計的電路圖如圖甲所示。

（1）虛線框內(nèi)的電路表示將電壓表的量程擴大了，則擴大后的“電壓表''最大能測量___________V的電壓。

（2）實驗時記錄了多組電壓表V表盤的示數(shù)U和電流表A表盤的示數(shù)/,并描點作圖作出如圖乙所示的圖

線，忽略電表內(nèi)阻的影響時，由圖線可知該干電池組的電動勢E=V,內(nèi)阻尸（結(jié)果

均保留兩位有效數(shù)字）

（3）若考慮到電表內(nèi)阻的影響，對測得的實驗數(shù)據(jù)進行修正以便求出準確的電動勢和內(nèi)阻，需在圖乙中

重新繪制U-/圖線，新繪制的圖線與原圖線比較，新繪制的圖線斜率絕對值固的大小將。（選填“變

大,,“變小’’或“不變,,)

(4)在上述實驗過程中，若改變滑動變阻器的電阻大小，電源的輸出功率將會變化，電源輸出功率尸與電

源外電路的路端電壓。的關(guān)系圖像如圖所示。

6.某學習小組用兩種不同的金屬電極插入檸檬做了一個“水果電池”，如圖α所示。將該水果電池給T.5V、

0.3A”的小燈泡供電，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，檢查電路無故障，測量電路中的電流，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不足3mA。

(1)你認為電路中電流不足3mA的原因是；

(2)為了測量水果電池的電動勢和內(nèi)阻，進行如下實驗，電路圖如圖6所示。請按照電路圖，將圖C中的

(3)連好電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器在阻值較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，電壓表示數(shù)變化不明顯，其原因是

所選用的滑動變阻器;

（4）按要求更換滑動變阻器后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，記錄電壓表和微安表的示數(shù)。作出U-/圖像，如圖d

所示。由圖像求得水果電池的電動勢E=V,內(nèi)阻尸kΩ（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

三、雙電源法測電源電動勢和內(nèi)阻

7.（1）某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示的電路測量電壓表V?的內(nèi)阻及電源電動勢。已知電壓表Y量程為3V,

內(nèi)阻Rvι=6000C,電壓表V?量程也為3V,內(nèi)阻A、2為幾千歐（待測），電源電動勢約為5V,電源內(nèi)阻可忽

略。按以下步驟進行操作。

①按圖甲所示原理圖完成電路連接;

②把a、為均調(diào)至最大阻值；

2

③閉合開關(guān)s,調(diào)節(jié)4、R2,使V、K均有合適示數(shù)，分別為&、u2,若調(diào)至4、4滿足的關(guān)

系，此時電阻箱&的阻值為1500C,則可知電壓表V2的內(nèi)阻Rv2為Q；

④若將Rl調(diào)至4000Ω并保持不變，調(diào)節(jié)與，記錄多組對應(yīng)的5、L值，以Ul為縱坐標，L為橫坐標描點

作圖，在實驗誤差允許范圍內(nèi)得到一條傾斜直線，直線的縱截距為6,則電源的電動勢為（用

已知量和已測得量計算出結(jié)果）o

（2）用伏安法測量電源電動勢和內(nèi)阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果總存在系統(tǒng)誤差。按

如圖乙所示的電路進行測量，可以消除這種系統(tǒng)誤差。

①閉合開關(guān)，、S2,靈敏電流計⑥的示數(shù)不為零，調(diào)節(jié)R和R'使得靈敏電流計⑼的示數(shù)為零，讀出電

流表和電壓表的示數(shù)人和②改變滑動變阻器RR'的阻值，重新使得靈敏電流計⑥的示數(shù)為零，

8.利用圖甲電路測量某電池的內(nèi)阻，其中ZB為一段粗細均勻的鉛筆芯，筆芯上套有一金屬滑環(huán)P（寬度

和電阻不計，與筆芯良好接觸并可自由移動）。實驗器材還有：標準電池（電動勢為內(nèi)阻不計），電阻

箱（最大阻值為99.99C）,靈敏電流計G（量程為±600μA）,待測電池（電動勢紇小于內(nèi)阻r,未知）,

開關(guān)3個，刻度尺、導線若干等。

標準電池EO15'

---------%---------∣l----------------14

I鉛筆芯金屬滑環(huán)..

A/P/J??

~H\112

待測電池Λ11

ι--------1∣T?θ

電阻箱一?一呼」9

38

甲7IlllilliiilllllliililjilllllllllllllillllA—/￡2,

’00.10.20.30.40.50.60.70.8R

乙

主要實驗步驟如下：

a.測量出鉛筆芯A,B兩端點間的距離與：

b.將電阻箱調(diào)至某一阻值凡閉合開關(guān)舟、S2、S3,移動滑環(huán)尸使電流計G示數(shù)為零，測量出此時的“尸

長度L；

c.改變電阻箱的阻值心重復步驟b,記錄下多組尺及對應(yīng)的Z值。

回答以下問題：

（1）步驟b中，移動滑環(huán)P使G的示數(shù)為零。此時電阻箱兩端電壓UR=（用/、4、1表

示）。

（2）利用記錄的多組/?、L數(shù)據(jù)，作出J-』圖像如圖乙，則,隨［變化的關(guān)系式為;=___________（用

LRLRL

E。、紇、々、4、R表示），根據(jù)圖像可得待測電池的內(nèi)阻G=Ωo（保留兩位有效數(shù)字）。

9.利用圖甲的電路來測量某電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗器材還有：標準電池（電動勢為El>=9.0V,內(nèi)阻不

計），電阻箱處和及，標準電阻&=LOC,靈敏電流計G,待測電池（電動勢Ex小于Es內(nèi)阻rt）,開

關(guān)3個。

主要實驗步驟如下：

。.將電阻箱處調(diào)至某一阻值，閉合開關(guān)SHS2、S3,再調(diào)電阻箱R使電流計G示數(shù)為零，記錄R八R2

的值；

A改變電阻箱心的阻值，重復步驟。，記錄下多組R/及對應(yīng)的比值。

回答以下問題：

（1）步驟a中，調(diào)電阻箱8使G的示數(shù)為零，此時電阻箱Q兩端的電壓為（用Ro、Ri、Eo表示）；

⑵當G表示數(shù)為零時，R∣,&兩端電壓分別為5、S，則Ui_U2（填

（3）利用記錄的多組以及對應(yīng)的心值，作出《一《圖象（見圖乙），已知該直線斜率?=1.5,結(jié)合圖象可

KIK1

得待測電池的電動勢Ex=_V,內(nèi)阻rx=_Ωo（保留兩位有效數(shù)字）

四、伏阻法測電源電動勢和內(nèi)阻

10.某實驗小組從電動玩具中拆下一節(jié)電池，欲測量其電動勢（約1.5V）和內(nèi)阻（約1Ω）實驗室備有下列

器材可供選擇：

A.電壓表（量程0.6V,內(nèi)阻約IkC）；

B.電壓表（量程1.8V,內(nèi)阻約2kC）；

C.電壓表（量程15V,內(nèi)阻約5kC）；

D.定值電阻凡（阻值1Q）；

E.滑動變阻器（0-20Ω）;

F.滑動變阻器（0~200Ω）i

G.開關(guān)及導線若干。

（I）根據(jù)圖甲連接實驗電路，其中電壓表Y應(yīng)選,電壓表V?應(yīng)選,滑動變阻器

應(yīng)選；（填器材前的選項字母）

(2)閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P滑到(填“最左端”或“最右端”);

(3)閉合開關(guān)，多次改變滑動變阻器R的阻值，讀出Y和V?表的示數(shù)Q、U2,繪出圖像如圖乙

內(nèi)阻r=Ωo(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

11.某實驗小組用如圖甲所示的電路測量一電池的電動勢和內(nèi)阻，該電池的電動勢E約為9V、內(nèi)阻r約為

2。、允許通過的最大電流為0.9A?，F(xiàn)有量程為2.5V、內(nèi)阻為2kΩ的電壓表V，電阻箱《、用和保護電阻

(1)將電壓表Y和電阻箱4改裝成量程為IOV的新電壓表V2,電阻箱K的阻值應(yīng)該調(diào)節(jié)為

(2)可備選用的定值電阻有以下幾種規(guī)格，則凡應(yīng)選用

A.150Ω,5.0WB.∣0Ω,10WC.0.5Ω,2.5W

（3）該小組選取凡為（2）中所選擇的定值電阻，將改裝好的新電壓表V2（虛線框內(nèi)）正確接在力、C之

間，如圖甲所示。請根據(jù)甲圖中的電路圖用筆畫線代替導線，在答題卡上的圖乙中將實物圖連接成完整電

路o

（4）正確連接電路后，閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱用，測出多組用的阻值和原電壓表V的示數(shù)Q,根據(jù)實

驗數(shù)據(jù)，用描點法繪出;一《圖像，如圖丙所示。依據(jù)圖像，可得電源的電動勢E=V,內(nèi)阻

UI色

r=Ωo（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

12.某探究小組用如圖甲所示的電路進行實驗，圖中電壓表內(nèi)阻很大，定值電阻&的阻值為10.00C,電阻

箱R的最大阻值為999.9C。主要實驗步驟如下:

a.先將當置于位置1,閉合S-多次改變電阻箱R的阻值，記下電壓表的對應(yīng)讀數(shù)U,實驗數(shù)據(jù)見下表。

LVT

RgLC7UN

RU

8.30.120.541.86

10.00.100.611.65

12.50.080.701.43

16.70.060.791.26

25.00.040.971.03

50.00.021.150.87

b.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出圖線如圖乙所示。

UR

c.再將當置于位置2,閉合4,此時電壓表讀數(shù)為0.67V。

回答下列問題：

（1）根據(jù)圖線得到電動勢E=V,內(nèi)阻「=￡2?（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）

（2）根據(jù)圖線得到A=Q.（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

（3）由于電壓表的分流作用，測得電池的電動勢的測量值與真實值相比（選填“相等”“偏大”

或“偏小”）；內(nèi)阻的測量值與真實值相比（選填“相等”“偏大喊“偏小

（4）持續(xù)使用后，電源電動勢降低、內(nèi)阻變大。若該小組再次將此待測電阻接入此裝置，測得電壓表示

數(shù)，仍根據(jù)原來描繪的圖像得到該電阻的測量值，則Rx的測量值與真實值相比（選填“相

等”“偏大'或“偏小”）。

五、安阻法測電源電動勢和內(nèi)阻

13.當今人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，電池是新型人工智能機器人的重要部分，某新型機器人上的一節(jié)電池的

電動勢約為3V,內(nèi)阻約為2~7O,某課外活動小組利用所學知識設(shè)計電路測量該電池的電動勢E和內(nèi)阻八

使用的器材有：

A.待測電池

B.電流表G（量程3mA,內(nèi)阻未知）

C.滑動變阻器K（阻值范圍0~1000Ω）

D.電阻箱4（0~99.99Ω）

E.電阻箱R∕0~999.99C)

F.定值電阻凡=1。

G.開關(guān)、導線若干

考慮到電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略。經(jīng)過思考后，該小組設(shè)計了如圖甲所示的電路，先測出

該電流表G的內(nèi)阻4,再利用圖乙的電路測量電池的電動勢E和內(nèi)阻入

（1）該小組連接好電路后，首先對電流表G的內(nèi)阻4進行測量，請完善測量步驟。

丙

①保持s,斷開，閉合S-調(diào)節(jié)4的滑片位置使其阻值由最大逐漸減小，直到電流表示數(shù)等于其量程∕nι;

②保持Rl不變，閉合s2,調(diào)節(jié)電阻箱號使其阻值由最大逐漸減小，當電流表讀數(shù)等于;∕n,時記錄下舄的值

為199Ω,則4=Ωo

（2）用圖甲所示的方法測得的電流表的內(nèi)阻4與真實值相比（選填“偏大”“偏小”或“相等

（3）該小組測得電流表的內(nèi)阻4之后，利用圖乙電路測量得到電阻箱與的阻值R和電流表的讀數(shù)/以及

計算出:的多組數(shù)據(jù)后，作出了如圖丙所示的圖像.根據(jù)圖線求得電源電動勢E=V,內(nèi)阻

，,=Ω°（結(jié)果均保留1位小數(shù)）

14.一個同學想要測定某電源的電動勢和內(nèi)阻，所使用的器材有：待測電源、電流表A（量程0.6A,內(nèi)阻

心小于1Ω）,電流表Al（量程0.6A,內(nèi)阻未知）、電阻箱R/（0?999.99C）、滑動變阻器&（O~IOΩ）＞單刀

雙擲開關(guān)S、單刀單擲開關(guān)K各一個、導線若干。（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（1）該同學先用歐姆表粗測電流表A的內(nèi)阻。如圖1所示，歐姆表內(nèi)部電源電動勢為4.50V,表盤中間刻

線示數(shù)為“15”。將該歐姆表紅、黑表筆接在電流表兩接線柱上，則黑表筆應(yīng)接在電流表（選填“正”

或“負''）接線柱。歐姆表選取“XI”擋位時，歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度為滿偏的不，可知電流表A的內(nèi)阻約為

①實物電路圖有一處未連接好，請在圖3中補