2025屆高中物理三輪沖刺練習(xí)-專題六微專題23電學(xué)實驗(二)測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實驗習(xí)題

微專題23電學(xué)實驗(二)測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實驗一、電源電動勢和內(nèi)阻的測量1.伏安法方案一方案二電路圖誤差來源電壓表的分流電流表的分壓真實值和測量值的關(guān)系I真=I測+UU真=U測+IRA圖像誤差分析E測<E真，r測<r真(r測=RVE測=E真，r測>r真(r測=r+RA)2.伏阻法和安阻法方案伏阻法安阻法電路圖原理E=U+URE=IR+Ir關(guān)系式1U=rE·11I=1E·R圖像誤差分析E測<E真，r測<r真(r測=RVE測=E真，r測>r真(r測=r+RA)二、電阻表原理(多用電表測電阻原理)1.工作原理閉合電路歐姆定律：I=ERg+R+r+Rx，得Rx=EI-(Rg+2.電流方向為從紅表筆流進電阻表，從黑表筆流出電阻表，即“紅進黑出”。3.黑表筆接二極管的正極時，對二極管加的是正向電壓，電阻較小，多用電表指針偏角較大。三、傳感器的使用1.常見的傳感器光電傳感器、溫度傳感器、力電傳感器、電容式傳感器等。2.光敏電阻與熱敏電阻(1)光敏電阻：隨著光照強度的增大，光敏電阻的阻值變小。(2)金屬熱電阻：電阻隨溫度的升高而增大。(3)熱敏電阻：①正溫度系數(shù)熱敏電阻：電阻隨溫度的升高而增大。②負溫度系數(shù)熱敏電阻：電阻隨溫度的升高而減小。1.(2024·甘肅卷·12)精確測量干電池電動勢和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響。可用器材有：電壓表(量程1.5V，內(nèi)阻約為1.5kΩ)、電流表(量程0.6A)、滑動變阻器、開關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開展了以下實驗。(1)(4分)考慮電流表內(nèi)阻影響①用圖甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻。從圖乙電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA=Ω(保留2位有效數(shù)字)。

②用圖丙所示電路測量干電池電動勢和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示。則干電池電動勢E=U+(用I、r和RA表示)。

③調(diào)節(jié)滑動變阻器測得多組電表讀數(shù)，作出圖丁所示的U-I圖像。則待測干電池電動勢E=V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻r=Ω(保留1位小數(shù))。

(2)(2分)考慮電壓表內(nèi)阻影響該小組也嘗試用圖戊所示電路測量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實驗無法完成。原因是(單選，填正確答案標(biāo)號)。

A.電路設(shè)計會損壞儀器B.滑動變阻器接法錯誤C.電壓太大無法讀數(shù)D.電流太小無法讀數(shù)2.(2024·北京卷·17)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖甲所示。連接電路后，閉合開關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖乙所示，可得：該電池的電動勢E=V，內(nèi)阻r=kΩ。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

3.(2024·遼寧大連市三模)為了測定電流表的內(nèi)阻和電源的電動勢、內(nèi)阻，實驗室提供了如下器材：兩個電阻箱R1、R2、待測電流表A(內(nèi)阻未知)、標(biāo)準(zhǔn)電流表A1、開關(guān)若干、待測電源、導(dǎo)線若干。(1)(4分)現(xiàn)實驗小組成員先測量電流表內(nèi)阻，實驗電路如圖甲所示，有關(guān)實驗操作如下：①將電阻箱R1的電阻適當(dāng)調(diào)大，單刀雙擲開關(guān)S接2。S2斷開，閉合開關(guān)S1。②調(diào)節(jié)電阻箱R1使電流表A滿偏，記下電流表A1的示數(shù)I0。③保持其他開關(guān)不變，再閉合開關(guān)S2。調(diào)節(jié)電阻箱(選填“R1”“R2”或“R1和R2”)，使電流表A1的示數(shù)為I0，且電流表A的讀數(shù)為滿刻度的三分之一，讀出此時R2=2.0Ω，由此可得電流表的內(nèi)阻RA的測量值為Ω。

(2)(4分)測定電流表內(nèi)阻后，將單刀雙擲開關(guān)S接1，保持電阻箱R2的電阻不變，且S2始終閉合。調(diào)節(jié)電阻箱R1，并記錄電阻箱R1的阻值和電流表A的示數(shù)I。作出1I-R1圖像如圖乙所示，則電源的電動勢為V，內(nèi)阻為Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。4.(2024·黑吉遼·11)某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻。可利用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們設(shè)計了如圖所示的實驗電路原理圖。(1)(2分)實驗步驟如下：①將電阻絲拉直固定，按照圖(a)連接電路，金屬夾置于電阻絲的(填“A”或“B”)端；

②閉合開關(guān)S，快速滑動金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U，斷開開關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；③多次重復(fù)步驟②，根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線Ⅰ；④按照圖(b)將定值電阻接入電路，多次重復(fù)步驟②，再根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線Ⅱ。(2)(3分)由圖線得出縱軸截距為b，則待測電池的電動勢E=。

(3)(3分)由圖線求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為k1、k2，若k2k1=n，則待測電池的內(nèi)阻r=(用n和R0表示5.(2024·河北卷·12)某種花卉喜光，但陽光太強時易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強報警器，以便在光照過強時提醒花農(nóng)。該實驗用到的主要器材如下：學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表0~20V、數(shù)字電流表0~20mA、滑動變阻器R(最大阻值50Ω，1.5A)、白熾燈、可調(diào)電阻R10~50kΩ、發(fā)光二極管LED、光敏電阻R(1)(2分)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“×10k”歐姆擋測量二極管的電阻。如圖甲所示，當(dāng)黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時，多用電表指針位于表盤中a位置(見圖乙)；對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(見圖乙)，由此判斷M端為二極管的(填“正極”或“負極”)。

(2)(5分)研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性①采用圖丙中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始。導(dǎo)線L1、L2和L3的另一端應(yīng)分別連接滑動變阻器的、、

接線柱(以上三空選填接線柱標(biāo)號“A”“B”“C”或“D”)。

②圖丁為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而(填“增大”或“減小”)。

(3)(3分)組裝光強報警器電路并測試其功能，圖戊為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管(當(dāng)b、e間電壓達到一定程度后，三極管被導(dǎo)通)等元件設(shè)計的電路。組裝好光強報警器后，在測試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射到光敏電阻表面的光強達到報警值時，發(fā)光二極管并不發(fā)光，為使報警器正常工作，應(yīng)(填“增大”或“減小”)可調(diào)電阻R1的阻值，直至發(fā)光二極管發(fā)光。

1.(2024·湖北省重點高中智學(xué)聯(lián)盟三模)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路來測量電源的電動勢和內(nèi)阻，已知定值電阻R0=1.5Ω。(1)(1分)將滑動變阻器R上的滑片移到最(選填“左”或“右”)端；

(2)單刀雙擲開關(guān)S1與1閉合，閉合開關(guān)S0，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，記錄若干組電壓表和電流表的讀數(shù)；(3)斷開開關(guān)S0，重復(fù)步驟(1)的操作；(4)單刀雙擲開關(guān)S1與2閉合，閉合開關(guān)S0，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，記錄若干組電壓表和電流表的讀數(shù)；(5)(2分)分別作出兩種情況下U-I圖像(如圖乙所示)，當(dāng)開關(guān)S1與1閉合時作出的圖線是(填“A”或“B”)；當(dāng)開關(guān)S1與2閉合時，利用對應(yīng)的圖線所得電源電動勢測量值(填“大于”“小于”或“等于”)真實值；

(6)(2分)為了消除系統(tǒng)誤差，綜合上述步驟和圖像信息可知：待測電源的電動勢E=V，其內(nèi)阻大小r=Ω(結(jié)果均保留兩位小數(shù))。

2.(2024·湖北省鄂東南省級示范聯(lián)盟一模)某同學(xué)用一節(jié)干電池，將微安表(量程為0~100μA)改裝成倍率分別為“×10”和“×100”的雙倍率電阻表。(1)(2分)設(shè)計圖甲所示電路測量微安表內(nèi)阻。先斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的阻值，使表頭滿偏；再保持R1的阻值不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R2，當(dāng)R2的阻值為135Ω時微安表的示數(shù)為60μA。忽略S2閉合后電路中總電阻的變化，經(jīng)計算得微安表內(nèi)阻RA=Ω；

(2)(4分)設(shè)計雙倍率電阻表電路如圖乙所示，當(dāng)開關(guān)S撥到(填“1”或“2”)時倍率為“×10”，當(dāng)倍率為“×10”時將兩表筆短接，調(diào)節(jié)變阻器使表頭滿偏，此時通過變阻器的電流為10mA，則Ra+Rb=Ω；

(3)(2分)用該電阻表測電壓表內(nèi)阻時，先將電阻表調(diào)至“×100”倍率，歐姆調(diào)零后再將黑表筆接電壓表的(選填“+”或“-”)接線柱，紅表筆接另一接線柱測電壓表內(nèi)阻。

3.(2024·甘肅酒泉市三模)因電動汽車充電比燃燒汽油更便宜，故電動汽車更受到市場的歡迎。某興趣小組為了測量某電動汽車上安裝的電池的電動勢E(300~400V)和內(nèi)阻r(0~10Ω)，利用實驗室現(xiàn)有器材進行了如下實驗。(1)(2分)實驗室只有一個量程為100V，內(nèi)阻為RV=5kΩ的電壓表，現(xiàn)把此電壓表改裝成量程為400V的電壓表，需(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個阻值為R0=kΩ的電阻，然后再測量電池的電動勢和內(nèi)阻。

(2)(4分)該興趣小組將電阻箱R和改裝后的電壓表(電壓表的表盤沒有改變，示數(shù)記為U)連接成如圖甲所示的電路，來測量該電池的電動勢和內(nèi)阻，根據(jù)電阻箱接入電路的阻值R和電壓表的示數(shù)U作出1R-1U圖像，如圖乙所示，則該電池的電動勢E=V，內(nèi)阻r=Ω(3)(4分)由實驗可知，電池電動勢的測量值(填“大于”“等于”或“小于”)真實值；內(nèi)阻的測量值(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。

答案精析高頻考點練1.(1)1.0I(r+RA)1.401.0(2)D解析(1)由題圖乙可知，電壓表讀數(shù)為U=0.60V電流表讀數(shù)為I=0.58A根據(jù)歐姆定律可得電流表內(nèi)阻為RA=UI=0.600.58Ω≈1.0由閉合電路歐姆定律可知，干電池電動勢E=U+I(r+RA)變形為U=-(r+RA)I+E結(jié)合U-I圖像可知，縱軸截距即為電動勢E=1.40V斜率的絕對值為r+RAr+RA=1.40-1.000.20-0Ω=2.0所以電源內(nèi)阻為r=1.0Ω(2)由于電壓表內(nèi)阻很大，將電壓表串聯(lián)接在電路中，電路中電流太小，導(dǎo)致電流表無法讀數(shù)，無法完成實驗。故選D。2.1.03.3解析由閉合電路歐姆定律得E=U+URr解得U=-URr+結(jié)合題圖乙可得E=1.0V，r=|k|=1.0-0.4180×10≈3.3kΩ3.(1)R1和R24.0(2)6.02.7解析(1)閉合開關(guān)S2后，使電流表A1的示數(shù)為I0，且電流表A的讀數(shù)為滿刻度的三分之一，則電流表A兩端電壓變小，電源內(nèi)電壓和電流表A1兩端電壓不變，所以R1兩端電壓變大，其電阻也要變大，故應(yīng)調(diào)節(jié)R1和R2。電流表A與電阻箱R2并聯(lián)，電壓相同，A的電流為13I0，總電流為I0，所以電阻箱R2的電流為23I所以RA=2R2=4.0Ω(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I干(r+R1)+IRA即E=3I(r+R1)+4.0Ω×I整理1I=3R結(jié)合題圖乙斜率和縱截距可知3E=12V-1，3r+4.0ΩE解得E=6.0V，r≈2.7Ω。4.(1)A(2)1b(3)解析(1)為了保護電路，閉合開關(guān)前，金屬夾置于電阻絲的最大阻值處，由題圖可知，應(yīng)該置于A端。(2)對于電路圖(a)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir設(shè)電阻絲的電阻率為ρ，橫截面積為S，結(jié)合歐姆定律和電阻定律有I=UR，R=聯(lián)立可得U=E-USρL整理可得1U=1E+Sr對于電路圖(b)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R0)結(jié)合歐姆定律和電阻定律有I=UR=ρL聯(lián)立后整理得1U=1E+S可知圖線的縱軸截距b=1解得E=1(3)由題意可知k1=Srk2=S又k2k聯(lián)立解得r=R05.(1)負極(2)AAD(或C)減小(3)增大解析(1)根據(jù)歐姆表結(jié)構(gòu)，使用時歐姆表黑表筆接內(nèi)部電源正極，故當(dāng)黑表筆接M端時電阻無窮大，說明M端為二極管的負極。(2)電壓表、電流表讀數(shù)從零開始，所以滑動變阻器采用分壓式接法，故L1、L2接滑動變阻器A接線柱，L3必須接在金屬桿兩端接線柱任意一個，即C或D。由圖像可知，隨光照強度增加，I-U圖像斜率增大，所以電阻減小。(3)三極管未導(dǎo)通時，RG與R1串聯(lián)。隨著光強增強，RG電阻減小，此時三極管仍未導(dǎo)通，說明R1分壓小，故需要增大R1。補償強化練1.(1)右(5)A小于(6)1.501.09解析(1)為了保護電路，在閉合開關(guān)前，將滑動變阻器調(diào)到最大值，即調(diào)到最右端。(5)當(dāng)開關(guān)S1與1閉合時，路端電壓與電流的關(guān)系為U1=E-I1(r+R0+RA)畫出U-I圖像，當(dāng)電流表的示數(shù)為0時，可知測得的電動勢是準(zhǔn)確的，而斜率絕對值等于電源內(nèi)阻與定值電阻和電流表內(nèi)阻之和，可以先將定值電阻與電源內(nèi)阻作為整體，最后再將定值電阻減去就可以求出電源內(nèi)阻，由于電流表內(nèi)阻的影響，使得內(nèi)阻測量值偏大，即圖像縱軸截距表示電動勢是準(zhǔn)確的，而斜率絕對值表示電源內(nèi)阻則偏大；當(dāng)開關(guān)S1與2閉合時，路端電壓與電流的關(guān)系為U2=E-(I2+IV)(r+R0)畫出U-I圖像，實驗主要誤差就是電壓表的分流作用，當(dāng)電流表的示數(shù)為0時，測得的電動勢E測=E-IV(r+R0)則測得的電動勢偏小，不過當(dāng)電壓表示數(shù)為0時，流過電壓表的電流也為0，系統(tǒng)誤差消失，因此短路電流是準(zhǔn)確的。利用圖像在縱軸的截距可知，S1接1時圖像縱軸的截距等于電源電動勢，S1接2時圖像縱軸的截距小于電源電動勢，所以圖線A為開關(guān)S1接1，圖線B為開關(guān)S1接2。(6)由于圖