第10章 7.实验13 测量电源电动势和内阻（word练习）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

**基本信息** 高中物理一轮复习实验专项训练，聚焦电源电动势和内阻测量，通过3道高考真题构建"原理-误差-修正"三阶方法体系，渗透科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础测量|2023湖北卷|伏安法图像法（U-I图截距求E、斜率求r）|闭合电路欧姆定律→图像线性化处理→数据误差分析| |误差分析|2024甘肃卷|电表内阻补偿法（电流表内阻实测修正）|仪器内阻影响→实验原理公式推导→系统误差定量计算| |系统误差修正|2022福建卷|双接法对比法（两种电路误差来源分析）|误差来源定位→图像交点法消除系统误差→实验方案优化|

实验13　测量电源电动势和内阻 1.(2023湖北,12,10分)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下: 电压表(量程0~3 V,内阻很大); 电流表(量程0~0.6 A); 电阻箱(阻值0~999.9 Ω); 干电池一节、开关一个和导线若干。 (1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线。 　 (2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示,则干电池的电动势为　　　　V(保留3位有效数字)、内阻为　　　　Ω(保留2位有效数字)。  (3)该小组根据记录数据进一步探究,作出-R图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距,结合(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为　　　　Ω(保留2位有效数字)。  (4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值　　　(填“偏大”或“偏小”)。  1.答案　(1)见解析　(2)1.58　0.64(0.63~0.65均可) (3)2.4　(4)偏小 解析　(1)根据电路图,连线如图所示。 (2)根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,由图线与纵轴的交点知E=1.58 V,由图线斜率知内阻r== Ω=0.64 Ω。 (3)根据闭合电路欧姆定律得E=I(R+RA+r),因此=R++,由题图(d)知,图线纵轴截距为+=1.9 A-1,解得RA≈2.4 Ω。 (4)本实验中干电池内阻的测量值等于干电池内阻的真实值与电压表内阻的并联阻值,故测量值偏小。 2.(2024甘肃,12,9分)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表(量程1.5 V,内阻约为1.5 kΩ)、电流表(量程0.6 A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。 (1)考虑电流表内阻影响 ①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻RA=　　　　Ω(保留2位有效数字)。  ②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和RA表示,则干电池电动势E=U+　　　　(用I、r和RA表示)。  图3 ③调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图4所示的U-I图像。则待测干电池电动势E=　　　　V(保留3位有效数字),内阻r=　　　　Ω(保留1位小数)。  (2)考虑电压表内阻影响 该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成。原因是　　　　(单选,填正确答案标号)。  A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误 C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数 2.答案　(1)①1.0　②I(r+RA)　③1.40　1.0　(2)D 解析　(1)①由题图2可知,电压表读数为U=0.60 V,电流表读数为I=0.58 A,根据欧姆定律可得电流表内阻为RA== Ω≈1.0 Ω。 ②由闭合电路欧姆定律可知,干电池电动势的表达式为E=U+I(r+RA)。 ③将E=U+I(r+RA)变形为U=-(r+RA)I+E,根据图像可知,纵截距b=E=1.40 V,图线斜率的绝对值=r+RA= Ω=2.0 Ω,所以干电池内阻为r=1.0 Ω。 (2)将电压表串联接在电路中,电压表内阻很大,分得的电压大,电路中电流太小,电流表指针偏转不明显,导致无法读数,D正确。 3.(2022福建,12,7分)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R0=2 Ω。 (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。 (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S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U1-I1的值,断开开关S0 ③将滑动变阻器滑到最左端位置 ④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U2-I2的值,断开开关S0 ⑤分别作出两种情况所对应的U1-I1和U2-I2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U1=　　　　V。  (4)根据测得数据,作出U1-I1和U2-I2图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势E=　　　　,内阻r=　　　　。(结果均保留两位小数)  (5)由图丁可知　　　　(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)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。  3.答案　(1)见解析　(3)1.30　(4)1.80 V　2.50 Ω　(5)接法Ⅱ　(6)接法Ⅱ 解析　(1)按照电路图补充开关的连线如图所示 (3)电压表选用的是0~3 V量程,分度值为0.1 V,需估读,示数为1.30 V。 (4)在接法Ⅰ中,若电流表示数为零,则通过电源的电流为零,此时电压表示数等于电源电动势的真实值,故U1-I1的纵轴截距为电源电动势,可得E=1.80 V。由电压表示数为零即滑动变阻器接入电路的阻值为零可知E=I(R0+r+RA),由于电流表内阻未知而无法求得电源内阻。 再由接法Ⅱ来看,当电压表示数为零时,电源与R0之外的电路短路,此时电流表示数满足E=I(R0+r),再由U2-I2图像可知此时电路电流为0.40 A,则电源内阻为r=-R0= Ω-2 Ω=2.50 Ω。 (5)若直接由图线斜率求电源内阻,由U1-I1图线斜率的绝对值为k1= Ω,解得r1=k1-R0=3.00 Ω;由U2-I2图线斜率的绝对值为k2= Ω=4.25 Ω,解得r2=k2-R0=2.25 Ω。而σ1=×100%=×100%=20%、σ2=×100%=×100%=10%,可见接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值。 (6)由电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压,测得的内电阻实际为k1=r+R0+RA,故可得电流表内阻为RA=k1-(r+R0)=0.5 Ω;接法Ⅱ的误差来源是电压表的分流,测得的内电阻实际为k2=,故可得电压表内阻为RV==76.5 Ω。由临界值法可知r+R0=4.5 Ω<= Ω≈6.18 Ω,电源属于小内阻电源,电流表的分压影响大于电压表的分流影响,故应采用电流表外接法,即若只能选择一种接法,应选择接法Ⅱ。 学科网（北京）股份有限公司 $