第5讲　实验12：测量电源的电动势和内阻 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦电源电动势和内阻测量，通过不同情境实验题系统整合器材选择、电路设计、误差分析及数据处理方法，构建“原理-应用-拓展”的科学探究体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础测量|题1-2|根据E、r估算电流选表；U-I图像求E、r|闭合电路欧姆定律→器材匹配→图像法数据处理| |电表改装|题3-4|电压表串联定值扩程；电流表并联定值扩程|串并联规律→电表改装→等效电源误差分析| |替代法测量|题5|电阻箱替代法测高阻；电压表示数对比法|等效替代思想→伏安法拓展→科学推理应用|

第5讲　实验12:测量电源的电动势和内阻 (分值:50分) 1.(8分)(2026广东高三检测)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片、苹果制作了水果电池,他们想利用下列所给器材测量该水果电池的电动势E和内阻r。 A.待测水果电池(电动势E约为1 V,内阻约为几千欧); B.电流表A1(量程0~200 μA,内阻约为10 Ω); C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω); D.电压表V(量程0~1 V,内阻约为3 kΩ); E.滑动变阻器(最大阻值为100 Ω,允许通过最大电流1 A); F.滑动变阻器(最大阻值为4 000 Ω,允许通过最大电流0.5 A); G.开关S,导线若干。 (1)要准确测量水果电池的电动势和内阻,请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整。 (2)要测量准确,电流表A应选择　　　　,滑动变阻器R应选择　　　　(填仪器前序号); (3)不考虑偶然误差,有关电动势和内阻的测量结果,下列说法正确的是　　　　(填标号)。 A.内阻测量值小于其真实值 B.内阻测量值大于其真实值 C.电动势测量值小于其真实值 D.电动势测量值等于其真实值 2.(8分)(2025八省联考河南卷)现测量电源的电动势E(约为3 V)和内阻r。可以选用的器材有:滑动变阻器R(最大阻值为15 Ω),定值电阻R0(阻值4 Ω),电压表V(量程0~3 V,内阻很大),电流表A1(量程0~0.6 A)和A2(量程0~3 A),开关S,导线若干等。电路原理图如图甲所示。 甲 (1)将图乙中的实物图连接完整,其中电流表应选择　　　　(选填“A1”或“A2”)。  乙 (2)实验中将滑动变阻器滑片置于两个不同位置时,电压表和电流表的示数分别为(U1,I1),(U2,I2),则电源电动势E=　　　　,内阻r=　　　　。(用U1、I1、U2、I2和R0表示) 3.(10分)(2025广东揭阳检测)某同学是一名骑行爱好者,为了夜间骑行安全,他网购了一个太阳能车尾灯,如图甲所示,好奇心驱使他将太阳能尾灯拆开,发现其内部有一组光伏板,该同学想测量该光伏板的电动势(约为5 V)和内阻(约为20 Ω),于是他从实验室借到了以下器材:电压表V(量程为0~3 V,内阻为3 kΩ);毫安表A(量程为0~100 mA,内阻约为5 Ω);滑动变阻器R1(阻值范围为0~500 Ω);滑动变阻器R2(阻值范围为0~5 Ω);定值电阻R01=4 kΩ;定值电阻R02=12 kΩ;开关、导线若干。 甲 乙 丙 (1)该同学设计了如图乙所示的电路,为了电路安全,滑动变阻器应选　　(选填“R1”或“R2”);为了精确测量电路电压,与电压表V串联的定值电阻应选　　　(选填“R01”或“R02”)。  (2)正确选择实验器材后,给光伏板一定的光照进行实验,将电压表的读数记为U,毫安表的读数记为I,通过改变滑动变阻器的阻值,测得多组U、I值,根据记录的实验数据作出U-I图像如图丙所示,通过图像可得光伏板的电动势E=　　　　 V,图像中图线为直线(0~40 mA范围内的图像可视为直线)时光伏板的内阻r=　　　　 Ω。(结果均保留2位有效数字)  4.(12分)(2025广东肇庆二模)某实验小组测量一电源的电动势及内阻,电动势在8~10 V之间,内阻在1~3 Ω之间,由于电流表和电压表量程较小,需要用提供的定值电阻进行改装,实验电路图如图甲所示。 (1)电路设计:电压表程为0~5 V,内阻RV=5 kΩ,要把它改装成量程为0~10 V的电压表,其中a处定值电阻应该选用的是　　　。(填正确答案标号)  A.定值电阻R1=1 kΩ B.定值电阻R2=5 kΩ C.定值电阻R3=25 kΩ (2)电流表量程为0~3 A,内阻RA=0.3 Ω,b处定值电阻选用的是R4=0.15 Ω,则当电流表的示数如图乙所示时,电流表的读数为　　　 A,通过电源的电流为　　　　 A。  (3)实物连线:用笔画线代替导线,将图丙所示实物图连接成完整电路。 (4)采集数据:调节滑动变阻器,得到一系列电压表示数与电流表示数一一对应的数据。 (5)数据处理:根据实验数据,作出U-I图像如图丁所示。 (6)得到结论:根据对电路结构的理解,实验数据和U-I图像的处理,得到该电源的电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。(结果均保留3位有效数字)  5.(12分)(2025广东佛山一模)某光敏电阻在有、无光照时电阻值的数量级分别为103 Ω和105 Ω。现有器材:电源(电动势约为16 V、内阻不计)、电压表(量程0~15 V,内阻约为200 kΩ)、电阻箱R0(最大阻值为999.9 kΩ)、开关和导线若干。为测量该光敏电阻在有、无光照时的电阻,小明设计了如下实验方案。 (1)小明先设计如图甲所示电路测量光敏电阻在无光照时的电阻(光敏电阻用黑纸包住)。闭合开关S1,将开关S2打至b位置,记下此时电压表示数U,再将开关S2打至a位置,调节电阻箱阻值的顺序应　　　　　　　(选填“由大到小”或“由小到大”),调节电阻箱直至　　　　,此时R0阻值即为光敏电阻的阻值。  (2)为了测量光敏电阻在有光照时的电阻,需先测出电源电动势和电压表内阻。小明将开关S2打至a位置,调节电阻箱,当电压表读数为5 V时,记下此时电阻箱阻值为R1;再次调节电阻箱,当电压表读数为10 V时,记下此时电阻箱阻值为R2,则电源电动势E=　　　　(V),电压表内阻RV=　　　　(Ω)。(均用符号R1和R2表示)  (3)接着小明用图乙测量光敏电阻在有光照时的电阻。闭合开关S1,用光照射光敏电阻,读出电压表示数,即可计算得出光敏电阻阻值。为了尽可能减小误差并保证安全,电阻箱的阻值应调至　　　　(选填“50.0 kΩ”“5.0 kΩ”或“0.5 kΩ”)更合理。  答案： 1.答案 (1)见解析图　(2)B　F　(3)BD 解析 (1)由题知待测水果电池的内阻约为几千欧,比电流表的内阻大得多,可知电流表分压影响较小,为了减小误差,可以使电流表直接测量电路的干路电流,故完整的实物电路图如图所示。 (2)由于待测水果电池电动势E约为1 V,内阻约为几千欧,则电路中最大电流约为Im= A=200 μA,为了确保电流表的安全与精度,故选量程为0~200 μA的电流表,即选B。为使电流表与电压表测量数据变化明显一些,需要选择总阻值适当大一些的滑动变阻器,故滑动变阻器R应选择F。 (3)本实验的误差在于电流表的分压,将电流表与水果电池等效为一个新电源,实验测量的是新电源的电动势,由于新电源是电流表与水果电池串联构成,可知新电源的电动势与水果电池的电动势相等,即如果不考虑偶然误差,可知电动势的测量值等于真实值,而所测的内阻等于电流表的电阻与真实内阻之和,故内阻测量值大于其真实值。故选B、D。 2.答案 (1)见解析　A1　(2)-R0 解析 (1)根据电路图可得实物连接如图所示;电路中的最大电流Imax==0.75 A,为了减小误差,电流表选择量程为0~0.6 A的A1。 (2)根据闭合电路欧姆定律有E=U1+I1(r+R0)、E=U2+I2(r+R0),联立可得E=、r=-R0。 3.答案 (1)R1　R01　(2)4.9　18 解析 (1)电路允许的最大电流100 mA,则最小总电阻为R= Ω=50 Ω 内阻约为20 Ω,则滑动变阻器选择R1;电压表量程为0~3 V,则可用定值电阻R01=4 kΩ与电压表串联改装电压表,改装后最大测量值为U=(RV+R01)=7 V。 (2)由闭合电路的欧姆定律得E=U+Ir,U=E-Ir,由上式可知,图像的斜率和纵截距的绝对值分别为r= Ω=7.5 Ω,E=2.1 V,解得E=4.9 V,r=18 Ω。 4.答案 (1)B　(2)1.20　3.60　(3)见解析图　(6)9.60　1.23 解析 (1)电压表量程为0~5 V,内阻RV=5 kΩ,要把它改装成量程为0~10 V的电压表,串联的电阻设为R',则有U改装=(RV+R')=10 V,解得R'=5 kΩ,故a处定值电阻应该选用的是R2,故选B。 (2)电流表与定值电阻R4=0.15 Ω并联,由题图乙可知电流表的示数为1.20 A,此时有IARA=I4R4,可得I4=2.40 A,则通过电源的电流为I干=IA+I4=3.60 A。 (3)完整电路如图所示。 (6)结合电路图,由闭合欧姆定律得2U=E-3I(r+R并),整理得U=I(r+R并),且R并==0.1 Ω,结合U-I图像可得(r+R并)= Ω,=4.8 V,解得E=9.60 V,r≈1.23 Ω。 5.答案 (1)由大到小　电压表示数为U　(2)　R1-2R2　(3)5.0 kΩ 解析 (1)将开关S2打至a位置,光敏电阻无光照时电阻值数量级为105 Ω,电阻箱R0最大阻值为999.9 kΩ,与电阻箱最大阻值相近。调节电阻箱阻值的顺序应由大到小,调节电阻箱直至电压表示数为U,此时R0阻值即为光敏电阻的阻值。 (2)由闭合电路的欧姆定律得E=U1+R1,E=U2+R2,其中U1=5 V,U2=10 V,解得E=(V),RV=R1-2R2(Ω)。 (3)电压表与电阻箱并联,电阻箱阻值越小电压表分流越小,实验误差越小,如果电阻箱阻值调到0.5 kΩ,电路电流偏大,可能损坏电路元件,为减小实验误差保护电路安全,电阻箱阻值调到5.0 kΩ比较合适。 7 学科网（北京）股份有限公司 $