微练103 实验：测定电源的电动势和内阻-【高考领航】2025年高考物理一轮复习微专题速练

微练103　实验：测定电源的电动势和内阻 1．某实验小组想用伏安法测量在光照一定的情况下某太阳能电池的电动势E(约3 V)并探究其内阻的变化特性。设计的电路如图甲所示，电路中R0＝4 Ω，电流表的内阻忽略不计。 甲 乙 (1)电路中定值电阻R0的作用是__________。 (2)实验小组调节滑动变阻器测得多组电压和电流数据，并在坐标纸上描绘出光照一定情况下，电池的路端电压U与输出电流I的关系如图乙，由图像可知，当输出电流0≤I≤150 mA时，U与I呈线性关系。则该电池的电动势E＝________V，在满足U与I呈线性关系的条件下，该电池的内阻r＝________Ω。(均保留两位有效数字) 2．某同学设计实验测定某型号电池的电动势及电流表的内阻，电池表面有“3.0 V，22 A·h”的字样，查阅资料可知该型号电池内阻可忽略不计，待测电流表A(量程为0～3 A，内阻r待测)。为了精确地测定电源电动势和电流表内阻，该同学设计了如图甲所示的实验方案。 　 甲　　　　　　　　　　　乙　 (1)电流表应安装在____处(选填“①”或“②”)。 (2)该同学通过实验测得多组数据，绘制出如图乙所示的U-I图线，则该型号电池的电动势为________V，电流表内阻为________Ω。(结果均保留两位有效数字) (3)若电池内阻不可忽略，从实验原理上判断电流表内阻的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 3．某同学利用图甲的电路图测量电源的电动势(E)和内阻(r)。图中V为理想电压表，R为电阻箱。 　 甲　　　　　　　　　乙　 (1)开关S闭合前，将电阻箱阻值调到________(选填“最大”或“最小”)。 (2)开关S闭合后，调节电阻箱，分别记录下电阻箱阻值R和电压表示数U，记录多组数据后，作出 -图像，如图乙所示。根据图乙可得电源的电动势E＝________、内阻r＝________。 (3)若电压表的内阻不是无穷大，则该方法测得的电源电动势________(选填“偏大”或“偏小”)，电源内阻________(选填“偏大”或“偏小”)。 4．某实验小组在实验室找了电阻箱R和已知阻值的定值电阻R0，用如图1所示的电路测量电池组的电动势和内阻。 图1 图2 (1)请用笔画线在图2中完成电路的连接。 (2)闭合开关S，按规范操作进行实验，多次改变电阻箱R的阻值，分别读出对应的电压表和电阻箱的示数U、R。 (3)根据所测数据，作出 -R图线，已知图线斜率为k，在R轴上截距为b，则可得电池组的电动势E＝________，内阻r＝________。(用k、b和R0表示) (4)该小组分析由于电表内阻会引起实验误差，其中分析正确的是________。 A．电动势的测量值偏大，内阻的测量值偏小 B．电动势的测量值偏小，内阻的测量值偏大 C．电动势的测量值和内阻的测量值均偏大 D．电动势的测量值和内阻的测量值均偏小 5．一实验小组利用如图甲所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)，图中电压表量程为1 V，内阻RV＝19.0 Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω，S为开关。根据实验回答下列问题： 甲　　　　　　　　　　 乙 (1)为保护电压表，在闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值至少应是______(填“5.0 Ω”“10.0 Ω”或“15.0 Ω”)； (2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U； (3)根据图甲所示电路，可得＝____________(用R、RV、E和r表达)； (4)利用测量数据，作 -R图线，如图乙所示，通过图乙可得E＝________V，r＝________Ω。(结果均保留两位小数) 6．某物理兴趣小组用电压表、灵敏电流表及滑动变阻器等实验器材测量一水果电池的电动势和内阻，已知水果电池的内阻较大。 (1)请你帮兴趣小组成员设计合理的电路，并将实验原理电路图画在方框内(水果电池用一节干电池的符号代替)； (2)按(1)设计的电路测量产生误差的主要原因是________________(选填“电压表的分流”或“电流表的分压”)； (3)若已知灵敏电流表的内阻为RA，调节滑动变阻器，读出多组电流表和电压表的示数，记录在表格中，并以电流表的示数I为横轴，以电压表的示数U为纵轴建立坐标系，描点作出U-I图像，若图像斜率的绝对值为k，纵截距为b，则水果电池的电动势为________，内阻为________。 7．利用图甲所示电路测量一节干电池的电动势E和内阻r(电压表、电流表内阻未知)。 　 甲　　　　　　　　　　乙 合上开关S1，S2先后在1和2处合上，分别记录多组电压表和电流表的示数。将两次实验的数据描在同一坐标系中，得到的U-I的图线如图乙所示，A、B两直线在纵轴上的截距分别为UA、UB，在横轴上的截距分别为IA、IB。 (1)直线A是S2接________(填“1”或“2”)时作出的U-I图线；根据直线A测出的电池电动势________(填“大于”“小于”或“等于”)电池电动势的真实值。 (2)根据直线B测出的电池电动势E＝______，内阻r＝________。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微练103　实验：测定电源的电动势和内阻 1．解析：(1)电路中定值电阻R0起保护电路的作用； (2)由图像可知，电池的电动势为2.9 V；由闭合电路欧姆定律可知U＝E－I(r＋R0)，图像线性部分的斜率的绝对值等于内阻的大小r＝ Ω－4 Ω≈3.3 Ω。 答案：(1)保护电路　(2)2.9　3.3 2．解析：(1)电流表安装在②处，可将待测电池和电流表看成等效电源，由于电池内阻可忽略不计，电流表内阻等于等效电源的内阻。 (2)根据闭合电路欧姆定律有U＝E－Ir。由图知E＝2.7 V，r＝ Ω＝0.60 Ω。 (3)由于r测＝r电池＋r电流表，所以电流表内阻的测量值大于真实值。 答案：(1)②　(2)2.7　0.60　(3)大于 3．解析：(1)为了保证电源安全，电阻箱阻值应调到最大。 (2)根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋·r，整理得＝×＋，结合图像可得E＝，r＝。 (3)若考虑电压表的内阻不是无穷大，根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋·r，整理得＝×＋。结合图像可得E＝·，r＝。故测得的电源电动势偏小，电源内阻偏小。 答案：(1)最大　(2)　　(3)偏小　偏小 4．解析：(1)电路的连接如图所示。 (3)根据闭合电路欧姆定律可得＝，可得＝(R＋R0＋r)，所以k＝，－b＝R0＋r，解得E＝，r＝－b－R0。 (4)上面分析中如果考虑电压表内阻，则R0应改为R0与电压表RV并联，即改为，并联后的总电阻小于R0，所以电动势及内电阻的测量值均偏小。故选D。 答案：(1)见解析图　(3)　－b－R0　(4)D 5．解析：(1)电压表的读数为1 V时，电阻箱的阻值为R1，根据串联电路的特点有U＝，解得R1＝7.5 Ω，为保护电压表，在闭合开关前，电阻箱接入电路的所给电阻值至少应是10.0 Ω。 (3)根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋R＋r，整理得＝R＋＋。 (4)由图像可得＝ Ω-1·V-1，＋＝0.74 V-1，解得E＝1.43 V，r＝1.09 Ω。 答案：(1)10.0 Ω　(3) R＋＋　(4)1.43　1.09 6．解析：(1)因为水果电池的内阻较大，灵敏电流表内阻较小，分担电压较小，灵敏电流表与电源串联误差较小，滑动变阻器采用限流式接法，串联在电路中，电路图如图所示。 (2)此实验的误差主要来源于电流表的分压。 (3)由闭合电路的欧姆定律知E＝U＋I(RA＋r)，所以U＝E－I(RA＋r)，即E＝b，r＝k－RA。 答案：(1)见解析图　(2)电流表的分压　(3)b　k－RA 7．解析：(1)当S2接1位置时，可把电压表与电源看作一个等效电源，则电动势测量值测的是“等效电源”的外电路断开时的路端电压，由于电压表内阻不是无穷大，所以电压表示数将小于电动势真实值，即电动势测量值偏小，内阻的测量值实际等于电压表与内阻真实值的并联电阻，所以内阻测量值也偏小；若S2接2位置时，可把电流表与电源看作一个“等效电源”，不难分析出电动势测量值等于真实值，而内阻测量值应等于内阻真实值与电流表内阻之和，即内阻测量值偏大；因此当S2接2位置时，作出的U-I图线应是A线；可知，根据直线A测出的电池电动势等于电池电动势的真实值。 (2)根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir可知，直线B测出的电池的电动势为B直线与纵轴交点的坐标值UB；测出的电池电动势的内阻为r＝＝。 答案：(1)2　等于　(2) UB　 学科网（北京）股份有限公司 $$