2023年高三物理二轮练习40 测量电源电动势和内阻的方法

2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破

专题40测量电源电动势和内阻的方法

专练目标______________________________专练内容______________________________

目标1高考真题(IT—3T)

目标2伏安法测电源电动势和内阻(4T—6T)

目标3双电源法测电源电动势和内阻(7T—9T)

目标4伏阻法测电源电动势和内阻(10T—12T)

目标5安阻法测电源电动势和内阻(13T—15T)

【典例专练】

一、高考真题

1.在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用何种接法，都会产生系统误差,

为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知凡=2。。

(1)按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整o

(2)实验操作步骤如下：

①将滑动变阻器滑到最左端位置

②接法I：单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S。，调节滑动变阻器及,记录下若干组数据α-∕∣的值，断

开开关SO

③将滑动变阻器滑到最左端位置

④接法H：单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S。，调节滑动变阻器R记录下若干组数据4-八的值，

断开开关S。

⑤分别作出两种情况所对应的11和6-心图像

（3）单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，电压表指针如图丙所示，此时U=Vo

（4）根据测得数据，作出H-L和4-4图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势E=

内阻〃=。（结果均保留两位小数）

T

（5）由图丁可知（填“接法I”或“接法H”）测得的电源内阻更接近真实值。

（6）综合考虑，若只能选择一种接法，应选择（填“接法I”或“接法II”）测量更合适。

2.随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。充电宝可以视为与电池一样的直

流电源。一充电宝的电动势约为5V,内阻很小，最大放电电流为2A,某实验小组测定它的电动势和内阻。

他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，

其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流，定值电阻凡=3C,两只数字多用电表

M、N,两表均为理想电表，并与开关S连成如图所示电路。

充电宝

①图中测量电流的电表是,测量电压的电表是。（均填写字母"M”或"N”）

②调节滑动变阻器，测得多组/、U数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可

以发现表中第次的记录数据有误。（填测量次数的序号）

次数1234567

电流//A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516

电压U/V4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848

③电路中接入凡可以达到下列哪个效果。（填选项前的字母）

A.使测电流的电表读数变化明显B.为了更准确地测量充电宝内阻

C.避免使充电宝的放电电流过大D.减小测量电压的电表分流作用

3.某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻

值为凡）、一个电流表（内阻为此）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于凡，并配有可在电阻丝上移动的

金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提

出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：

（1）将器材如图（a）连接：

（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的端（填力”或*"）；

（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角。和电流表示数/,得到多

组数据;

（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为心与纵轴截距为d,设单位

角度对应电阻丝的阻值为外,该电池电动势和内阻可表示为E=,『=（用以、&、

k、d、4表示）

（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值与。利用现有器材设计实验，在图（C）方

框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；

（6）利用测出的4,可得该电池的电动势和内阻。

二、伏安法测电源电动势和内阻

4.某物理实验小组探究充电宝作为直流电源所表现的电路特性，实验使用的是标志为“输出5V”的某品牌充

电宝，其内阻很小。为测量在充电宝储电量为90%时的电动势和内阻，实验准备了一些可能用到的器材：

A.电压表V（量程3V,内阻为3.0kΩ）;

B.电流表A（量程150mA,内阻极小）；

C.定值电阻&（阻值为5.0。）；

D.定值电阻E（阻值为LokQ）；

E.定值电阻处（阻值为3.0kΩ）;

F.滑动变阻器R（最大阻值200C）：

G.开关一个，导线若干。

完成下列问题：

（1）根据实验电路图甲，定值电阻网应选择（填“处”或“心”）；

（2）电路中接入心的作用是

A.使电压表的读数变化明显

B.保护电流表，避免超出量程

C.减少因电流表分压造成的误差

（3）按电路图正确连接实验器材，进行实验测量，记录数据，并在坐标纸上描点如图乙所示，请在答题卡

中绘制U-I图像。

（4）由图像和计算可得充电宝的电动势E=V（结果保留三位有效数字）：内阻的测量值

（填“偏大”或“偏小”K

（5）小组同学继续测量该充电宝储电量分别为80%、60%、40%、20%、5%时的电动势，填在表格中。

电量％806040205

充电宝电动势/V5.025.044.985.105.01

通过数据分析可以发现充电宝的电动势与储电量（填“有关”或“无关

5.某小组同学在实验室完成“测量电池组的电动势和内阻''的实验，实验室提供的器材如下:

A.几节干电池组成的电池组

B.电压表V量程3V,内阻Rv=2000Ω

C.电流表A量程3A,内阻约为1Ω

D.定值电阻凡=20

E.定值电阻凡=2000。

F.滑动变阻器火：调节范围0~10Ω

该组同学根据提供的器材，设计的电路图如图甲所示。

（1）虚线框内的电路表示将电压表的量程扩大了，则扩大后的“电压表''最大能测量___________V的电压。

（2）实验时记录了多组电压表V表盘的示数U和电流表A表盘的示数/,并描点作图作出如图乙所示的图

线，忽略电表内阻的影响时，由图线可知该干电池组的电动势E=V,内阻尸（结果

均保留两位有效数字）

（3）若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正以便求出准确的电动势和内阻，需在图乙中

重新绘制U-/图线，新绘制的图线与原图线比较，新绘制的图线斜率绝对值固的大小将。（选填“变

大,,“变小’’或“不变,,)

(4)在上述实验过程中，若改变滑动变阻器的电阻大小，电源的输出功率将会变化，电源输出功率尸与电

源外电路的路端电压。的关系图像如图所示。

6.某学习小组用两种不同的金属电极插入柠檬做了一个“水果电池”，如图α所示。将该水果电池给T.5V、

0.3A”的小灯泡供电，发现小灯泡不发光，检查电路无故障，测量电路中的电流，发现读数不足3mA。

(1)你认为电路中电流不足3mA的原因是；

(2)为了测量水果电池的电动势和内阻，进行如下实验，电路图如图6所示。请按照电路图，将图C中的

(3)连好电路后闭合开关，发现滑动变阻器在阻值较大范围内调节时，电压表示数变化不明显，其原因是

所选用的滑动变阻器;

（4）按要求更换滑动变阻器后，调节滑动变阻器，记录电压表和微安表的示数。作出U-/图像，如图d

所示。由图像求得水果电池的电动势E=V,内阻尸kΩ（结果保留三位有效数字）。

三、双电源法测电源电动势和内阻

7.（1）某实验小组设计了如图甲所示的电路测量电压表V?的内阻及电源电动势。已知电压表Y量程为3V,

内阻Rvι=6000C,电压表V?量程也为3V,内阻A、2为几千欧（待测），电源电动势约为5V,电源内阻可忽

略。按以下步骤进行操作。

①按图甲所示原理图完成电路连接;

②把a、为均调至最大阻值；

2

③闭合开关s,调节4、R2,使V、K均有合适示数，分别为&、u2,若调至4、4满足的关

系，此时电阻箱&的阻值为1500C,则可知电压表V2的内阻Rv2为Q；

④若将Rl调至4000Ω并保持不变，调节与，记录多组对应的5、L值，以Ul为纵坐标，L为横坐标描点

作图，在实验误差允许范围内得到一条倾斜直线，直线的纵截距为6,则电源的电动势为（用

已知量和已测得量计算出结果）o

（2）用伏安法测量电源电动势和内阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。按

如图乙所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。

①闭合开关，、S2,灵敏电流计⑥的示数不为零，调节R和R'使得灵敏电流计⑼的示数为零，读出电

流表和电压表的示数人和②改变滑动变阻器RR'的阻值，重新使得灵敏电流计⑥的示数为零，

8.利用图甲电路测量某电池的内阻，其中ZB为一段粗细均匀的铅笔芯，笔芯上套有一金属滑环P（宽度

和电阻不计，与笔芯良好接触并可自由移动）。实验器材还有：标准电池（电动势为内阻不计），电阻

箱（最大阻值为99.99C）,灵敏电流计G（量程为±600μA）,待测电池（电动势纥小于内阻r,未知）,

开关3个，刻度尺、导线若干等。

标准电池EO15'

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

I铅笔芯金属滑环..

A/P/Jɪɜ

~H\112

待测电池Λ11

ι--------1∣Tɪθ

电阻箱一©一呼」9

38

甲7IlllilliiilllllliililjilllllllllllllillllA—/£2,

’00.10.20.30.40.50.60.70.8R

乙

主要实验步骤如下：

a.测量出铅笔芯A,B两端点间的距离与：

b.将电阻箱调至某一阻值凡闭合开关舟、S2、S3,移动滑环尸使电流计G示数为零，测量出此时的“尸

长度L；

c.改变电阻箱的阻值心重复步骤b,记录下多组尺及对应的Z值。

回答以下问题：

（1）步骤b中，移动滑环P使G的示数为零。此时电阻箱两端电压UR=（用/、4、1表

示）。

（2）利用记录的多组/?、L数据，作出J-』图像如图乙，则,随［变化的关系式为;=___________（用

LRLRL

E。、纥、々、4、R表示），根据图像可得待测电池的内阻G=Ωo（保留两位有效数字）。

9.利用图甲的电路来测量某电池的电动势和内阻。实验器材还有：标准电池（电动势为El>=9.0V,内阻不

计），电阻箱处和及，标准电阻&=LOC,灵敏电流计G,待测电池（电动势Ex小于Es内阻rt）,开

关3个。

主要实验步骤如下：

。.将电阻箱处调至某一阻值，闭合开关SHS2、S3,再调电阻箱R使电流计G示数为零，记录R八R2

的值；

A改变电阻箱心的阻值，重复步骤。，记录下多组R/及对应的比值。

回答以下问题：

（1）步骤a中，调电阻箱8使G的示数为零，此时电阻箱Q两端的电压为（用Ro、Ri、Eo表示）；

⑵当G表示数为零时，R∣,&两端电压分别为5、S，则Ui_U2（填

（3）利用记录的多组以及对应的心值，作出《一《图象（见图乙），已知该直线斜率⅛=1.5,结合图象可

KIK1

得待测电池的电动势Ex=_V,内阻rx=_Ωo（保留两位有效数字）

四、伏阻法测电源电动势和内阻

10.某实验小组从电动玩具中拆下一节电池，欲测量其电动势（约1.5V）和内阻（约1Ω）实验室备有下列

器材可供选择：

A.电压表（量程0.6V,内阻约IkC）；

B.电压表（量程1.8V,内阻约2kC）；

C.电压表（量程15V,内阻约5kC）；

D.定值电阻凡（阻值1Q）；

E.滑动变阻器（0-20Ω）;

F.滑动变阻器（0~200Ω）i

G.开关及导线若干。

（I）根据图甲连接实验电路，其中电压表Y应选,电压表V?应选,滑动变阻器

应选；（填器材前的选项字母）

(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P滑到(填“最左端”或“最右端”);

(3)闭合开关，多次改变滑动变阻器R的阻值，读出Y和V?表的示数Q、U2,绘出图像如图乙

内阻r=Ωo(计算结果均保留三位有效数字)

11.某实验小组用如图甲所示的电路测量一电池的电动势和内阻，该电池的电动势E约为9V、内阻r约为

2。、允许通过的最大电流为0.9A。现有量程为2.5V、内阻为2kΩ的电压表V，电阻箱《、用和保护电阻

(1)将电压表Y和电阻箱4改装成量程为IOV的新电压表V2,电阻箱K的阻值应该调节为

(2)可备选用的定值电阻有以下几种规格，则凡应选用

A.150Ω,5.0WB.∣0Ω,10WC.0.5Ω,2.5W

（3）该小组选取凡为（2）中所选择的定值电阻，将改装好的新电压表V2（虚线框内）正确接在力、C之

间，如图甲所示。请根据甲图中的电路图用笔画线代替导线，在答题卡上的图乙中将实物图连接成完整电

路o

（4）正确连接电路后，闭合开关S,调节电阻箱用，测出多组用的阻值和原电压表V的示数Q,根据实

验数据，用描点法绘出;一《图像，如图丙所示。依据图像，可得电源的电动势E=V,内阻

UI色

r=Ωo（结果均保留两位有效数字）

12.某探究小组用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表内阻很大，定值电阻&的阻值为10.00C,电阻

箱R的最大阻值为999.9C。主要实验步骤如下:

a.先将当置于位置1,闭合S-多次改变电阻箱R的阻值，记下电压表的对应读数U,实验数据见下表。

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.根据表中数据，作出图线如图乙所示。

UR

c.再将当置于位置2,闭合4,此时电压表读数为0.67V。

回答下列问题：

（1）根据图线得到电动势E=V,内阻「=£2«（结果保留小数点后两位）

（2）根据图线得到A=Q.（结果保留三位有效数字）。

（3）由于电压表的分流作用，测得电池的电动势的测量值与真实值相比（选填“相等”“偏大”

或“偏小”）；内阻的测量值与真实值相比（选填“相等”“偏大喊“偏小

（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此待测电阻接入此装置，测得电压表示

数，仍根据原来描绘的图像得到该电阻的测量值，则Rx的测量值与真实值相比（选填“相

等”“偏大'或“偏小”）。

五、安阻法测电源电动势和内阻

13.当今人工智能技术迅猛发展，电池是新型人工智能机器人的重要部分，某新型机器人上的一节电池的

电动势约为3V,内阻约为2~7O,某课外活动小组利用所学知识设计电路测量该电池的电动势E和内阻八

使用的器材有：

A.待测电池

B.电流表G（量程3mA,内阻未知）

C.滑动变阻器K（阻值范围0~1000Ω）

D.电阻箱4（0~99.99Ω）

E.电阻箱R∕0~999.99C)

F.定值电阻凡=1。

G.开关、导线若干

考虑到电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。经过思考后，该小组设计了如图甲所示的电路，先测出

该电流表G的内阻4,再利用图乙的电路测量电池的电动势E和内阻入

（1）该小组连接好电路后，首先对电流表G的内阻4进行测量，请完善测量步骤。

丙

①保持s,断开，闭合S-调节4的滑片位置使其阻值由最大逐渐减小，直到电流表示数等于其量程∕nι;

②保持Rl不变，闭合s2,调节电阻箱号使其阻值由最大逐渐减小，当电流表读数等于;∕n,时记录下舄的值

为199Ω,则4=Ωo

（2）用图甲所示的方法测得的电流表的内阻4与真实值相比（选填“偏大”“偏小”或“相等

（3）该小组测得电流表的内阻4之后，利用图乙电路测量得到电阻箱与的阻值R和电流表的读数/以及

计算出:的多组数据后，作出了如图丙所示的图像.根据图线求得电源电动势E=V,内阻

，,=Ω°（结果均保留1位小数）

14.一个同学想要测定某电源的电动势和内阻，所使用的器材有：待测电源、电流表A（量程0.6A,内阻

心小于1Ω）,电流表Al（量程0.6A,内阻未知）、电阻箱R/（0〜999.99C）、滑动变阻器&（O~IOΩ）＞单刀

双掷开关S、单刀单掷开关K各一个、导线若干。（计算结果均保留两位有效数字）

（1）该同学先用欧姆表粗测电流表A的内阻。如图1所示，欧姆表内部电源电动势为4.50V,表盘中间刻

线示数为“15”。将该欧姆表红、黑表笔接在电流表两接线柱上，则黑表笔应接在电流表（选填“正”

或“负''）接线柱。欧姆表选取“XI”挡位时，欧姆表指针偏转角度为满偏的不，可知电流表A的内阻约为

①实物电路图有一处未连接好，请在图3中补