实验专练：测量电源的电动势和内阻 专项训练-2027届新高考高三物理第一轮复习

**基本信息** 聚焦测量电源电动势和内阻，构建“原理-操作-数据处理-误差分析”完整方法体系，适配基础薄弱学生，通过分层设计实现从物理观念到科学探究能力的递进。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |重知识·牢地基|原理+操作+数据处理+误差分析|计算法（方程组求平均）、图像法（U-I图等）、误差分析（电路选择影响）|从闭合电路欧姆定律出发，经实验操作到数据处理，延伸安阻法、伏阻法变式| |实验专练|6道（含高考真题）|结合图像分析电动势和内阻、误差来源判断|覆盖伏安法、安阻法、伏阻法等核心考法，关联实验操作与数据处理|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 实验专练：测量电源的电动势和内阻 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 实验原理 实验操作 注意事项 1.电路图和实物图(如图甲、乙所示) 2.原理:改变滑动变阻器的电阻,测多组U、I值,根据闭合电路欧姆定律____________计算E、r。 1.选量程、连电路:按电路图连接实物图,注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱。 2.滑动变阻器滑片移到阻值______一端。 3.测量:闭合开关,改变滑动变阻器阻值,测多组U、I值。 4.求解:利用______法或图像法求E、r。 1.为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池。 2.电流不要过大,应小于0.5 A,读数要快。 3.要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些。 数据处理 方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小。 (1);(2);(3) 根据以上三组方程分别求出E、r,再取其______值作为电源的电动势E和内阻r。 方法二:用作图法处理数据,如图所示。 (1)图线与纵轴交点为电动势E。 (2)图线的斜率的绝对值表示内阻r=。 系统误差 1.若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差值越大,其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。 2.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大,其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。 1.安阻法测电源电动势和内阻 (1)实验原理 闭合电路的欧姆定律E=IR+Ir,电路图如图所示。 (2)实验器材 电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 (3)数据处理 ①计算法:由 解方程组求得E和r。 ②图像法:由E=I(R+r)可得=R+,可作-R图像(如图甲),-R图像的斜率k=,纵轴截距为 也可写成R=E·-r,可作R-图像(如图乙),R-图像的斜率k=E,纵轴截距为-r。 (4)误差分析 ①误差来源:电流表有电阻,导致内阻测量不准确; ②结论:E测=E真,r测>r真(r测=r真+rA)。 2.伏阻法测电源电动势和内阻 (1)实验原理 闭合电路欧姆定律E=U+r,电路图如图所示。 (2)实验器材 电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 (3)数据处理 ①计算法:由 解方程组可求得E和r。 ②图像法:由E=U+r得=+·。故-图像的斜率k=,纵轴截距为,如图所示。 (4)误差分析 ①误差来源:电压表有内阻,干路电流表达式不准确,导致电动势测量不准确; ②结论:E测<E真,r测<r真。 ❀ 实验专练 ❀ 1．（2025·天津河东·二模）为探究充电宝是不是一个有一定电动势和内阻的直流电源，某小组设计了如图甲所示的实验电路，测量充电宝的路端电压和电流的关系。 (1)根据图甲，完成图乙中的实物连线；_____ (2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最_____（选填“左”或“右”）端； (3)闭合开关，调节滑动变阻器，记录每次操作的电流表和电压表的示数，根据实验数据作出图像，如图丙所示，该充电宝的电动势为_____，内阻为_____。 2．（2025·辽宁·一模）钙钛矿太阳能电池有成本低、光能转化效率高等优点。某同学利用如图甲所示电路探究某钙钛矿电池的路端电压U与电流I的关系。所用器材有：光强可调的光源、钙钛矿电池、电压表、电流表、滑动变阻器R、开关S以及导线若干。已知当光照强度不变时钙钛矿太阳能电池的电动势视为不变，电流表和电压表均可视为理想电表。 (1)按如图甲所示电路连接器材，将滑动变阻器R的滑片调至最左端。闭合开关S，用一定强度的光照射电池，保持光照强度不变，调节滑动变阻器R，记录滑片在不同位置时电压表和电流表的读数U、I，并描绘出图线如图乙中曲线b所示，则此强度光照下钙钛矿电池的电动势______V（结果保留2位有效数字）。 (2)改变光强，重复上述实验步骤得到曲线a，对曲线a进行分析，当电流超过1.00mA时，内阻随电流的增大而______（填“增大”或“减小”），当电流为0.50 mA，电池内阻约为______Ω（结果保留3位有效数字）。 3．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）某课外研究小组用图甲所示的电路测定电源的电动势与内阻。电流表的量程符合实验要求，其内阻很小。 (1)定值电阻的作用是______。 (2)闭合开关S，读出电阻箱的示数及相应的电流表示数，调节电阻箱，得到多组值与相应的值，作出图像如图乙所示。若不考虑电流表内阻，定值电阻，定值电阻，则该电源的电动势______V、内阻______Ω（结果均保留2位有效数字）。 (3)若去掉，其余电路不变，还______（填“能”“不能”）测出电源的电动势和内阻？ 4．（2025·山东济宁·二模）某一电池的电动势E约为3V，内阻r未知，允许通过的最大电流为50mA。为测定该电池的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示的电路。图中R为电阻箱，定值电阻R0=40Ω，电压表量程为0~3V，可视为理想电表。 (1)闭合开关之前，应将电阻箱的阻值调到__________（选填“最大”或“零”）； (2)电阻箱某次示数如图乙所示，其阻值为__________Ω； (3)为了减小偶然误差，多次调整电阻箱的阻值R，读出对应的电压表的示数U，通过描点作图得到如图丙所示的图像，通过图像可得电动势E=__________V，内阻r=__________Ω；（结果均保留三位有效数字） (4)若考虑电压表内阻对电路的影响，电池电动势的测量值__________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 5．（2025·四川资阳·二模）某课题研究小组测量一组比亚迪新能源车刀片电池的电动势和内阻，实验室提供的器材有： A．待测刀片电池（电动势E约为3V，内阻r约为几十毫欧）； B．电压表V（量程0~3V，内阻约为几千欧） C．电阻箱R（0~99.9Ω）； D．定值电阻R1=1.25Ω； E．开关S一个，导线若干。 (1)该小组成员设计了如图甲所示电路。多次改变电阻箱的阻值R，读出电压U，根据测得的数据作出图像，如图乙所示，则电源电动势E=__________V，r=___________Ω。（结果均保留2位有效数字） (2)为了更加准确地测量刀片电池的电动势E和内阻r，该小组成员设计了一个可以排除电流表A和电压表V内阻影响的实验方案，如图丙所示。单刀双掷开关S2分别接1、2，记录各自对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验记录的数据绘制如图丁中所示的A、B两条U-I图线，综合A、B两条图线，此刀片电池的电动势E=_________，内阻r=_________。（结果选用EA、EB、IA和IB表示） 6．（2025·湖北·高考真题）某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路，将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接，闭合开关S，逐次改变电阻箱的阻值R，用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题： (1)R0在电路中起______（填“保护”或“分流”）作用。 (2)与E、r、R、R0的关系式为______。 (3)根据记录数据作出图像，如图（b）所示。已知R0=9.0Ω，可得E=______V（保留三位有效数字），r=______Ω（保留两位有效数字） (4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果______（填“有”或“无”）影响。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 实验专练：测量电源的电动势和内阻 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 实验原理 实验操作 注意事项 1.电路图和实物图(如图甲、乙所示) 2.原理:改变滑动变阻器的电阻,测多组U、I值,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir计算E、r。 1.选量程、连电路:按电路图连接实物图,注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱。 2.滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。 3.测量:闭合开关,改变滑动变阻器阻值,测多组U、I值。 4.求解:利用公式法或图像法求E、r。 1.为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池。 2.电流不要过大,应小于0.5 A,读数要快。 3.要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些。 数据处理 方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小。 (1);(2);(3) 根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。 方法二:用作图法处理数据,如图所示。 (1)图线与纵轴交点为电动势E。 (2)图线的斜率的绝对值表示内阻r=。 系统误差 1.若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差值越大,其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。 2.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大,其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。 1.安阻法测电源电动势和内阻 (1)实验原理 闭合电路的欧姆定律E=IR+Ir,电路图如图所示。 (2)实验器材 电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 (3)数据处理 ①计算法:由 解方程组求得E和r。 ②图像法:由E=I(R+r)可得=R+,可作-R图像(如图甲),-R图像的斜率k=,纵轴截距为 也可写成R=E·-r,可作R-图像(如图乙),R-图像的斜率k=E,纵轴截距为-r。 (4)误差分析 ①误差来源:电流表有电阻,导致内阻测量不准确; ②结论:E测=E真,r测>r真(r测=r真+rA)。 2.伏阻法测电源电动势和内阻 (1)实验原理 闭合电路欧姆定律E=U+r,电路图如图所示。 (2)实验器材 电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 (3)数据处理 ①计算法:由 解方程组可求得E和r。 ②图像法:由E=U+r得=+·。故-图像的斜率k=,纵轴截距为,如图所示。 (4)误差分析 ①误差来源:电压表有内阻,干路电流表达式不准确,导致电动势测量不准确; ②结论:E测<E真,r测<r真。 ❀ 实验专练 ❀ 1．（2025·天津河东·二模）为探究充电宝是不是一个有一定电动势和内阻的直流电源，某小组设计了如图甲所示的实验电路，测量充电宝的路端电压和电流的关系。 (1)根据图甲，完成图乙中的实物连线；_____ (2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最_____（选填“左”或“右”）端； (3)闭合开关，调节滑动变阻器，记录每次操作的电流表和电压表的示数，根据实验数据作出图像，如图丙所示，该充电宝的电动势为_____，内阻为_____。 【答案】(1) (2)右 (3) 5.08 0.16 【详解】（1）根据电路图，实物连线如下 （2）滑动变阻器采用限流式接法，为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器接入电路的电阻最大，应将滑动变阻器的滑片移到右端。 （3）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 结合图丙可知，充电宝的电动势为 结合图丙可知，内阻 2．（2025·辽宁·一模）钙钛矿太阳能电池有成本低、光能转化效率高等优点。某同学利用如图甲所示电路探究某钙钛矿电池的路端电压U与电流I的关系。所用器材有：光强可调的光源、钙钛矿电池、电压表、电流表、滑动变阻器R、开关S以及导线若干。已知当光照强度不变时钙钛矿太阳能电池的电动势视为不变，电流表和电压表均可视为理想电表。 (1)按如图甲所示电路连接器材，将滑动变阻器R的滑片调至最左端。闭合开关S，用一定强度的光照射电池，保持光照强度不变，调节滑动变阻器R，记录滑片在不同位置时电压表和电流表的读数U、I，并描绘出图线如图乙中曲线b所示，则此强度光照下钙钛矿电池的电动势______V（结果保留2位有效数字）。 (2)改变光强，重复上述实验步骤得到曲线a，对曲线a进行分析，当电流超过1.00mA时，内阻随电流的增大而______（填“增大”或“减小”），当电流为0.50 mA，电池内阻约为______Ω（结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)0.71/0.72/0.73 (2) 增大 180（160~180） 【详解】（1）由题图可知时，路端电压等于电池的电动势为 （2）[1]根据闭合电路的欧姆定律 对于图线中的和图像上的两点，内阻为 故内阻为该点与连线斜率倒数的绝对值，当电流超过1.00mA时，该连线斜率倒数的绝对值随电流的增大而增大，故内阻随电流的增大而增大； [2]当电流为0.50mA时，由图线a知路端电压 根据闭合电路的欧姆定律 可得此时内阻约为。 3．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）某课外研究小组用图甲所示的电路测定电源的电动势与内阻。电流表的量程符合实验要求，其内阻很小。 (1)定值电阻的作用是______。 (2)闭合开关S，读出电阻箱的示数及相应的电流表示数，调节电阻箱，得到多组值与相应的值，作出图像如图乙所示。若不考虑电流表内阻，定值电阻，定值电阻，则该电源的电动势______V、内阻______Ω（结果均保留2位有效数字）。 (3)若去掉，其余电路不变，还______（填“能”“不能”）测出电源的电动势和内阻？ 【答案】(1)保护电路 (2) 4.0 2.4 (3)能 【详解】（1）定值电阻连接在干路上，具有保护实验电路的作用。 （2）[1][2]根据闭合电路的欧姆定律有 整理可得 结合题图乙有， 解得, （3）由（2）可知，若去掉，其余电路不变，仍能测出电源的电动势和内阻。 4．（2025·山东济宁·二模）某一电池的电动势E约为3V，内阻r未知，允许通过的最大电流为50mA。为测定该电池的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示的电路。图中R为电阻箱，定值电阻R0=40Ω，电压表量程为0~3V，可视为理想电表。 (1)闭合开关之前，应将电阻箱的阻值调到__________（选填“最大”或“零”）； (2)电阻箱某次示数如图乙所示，其阻值为__________Ω； (3)为了减小偶然误差，多次调整电阻箱的阻值R，读出对应的电压表的示数U，通过描点作图得到如图丙所示的图像，通过图像可得电动势E=__________V，内阻r=__________Ω；（结果均保留三位有效数字） (4)若考虑电压表内阻对电路的影响，电池电动势的测量值__________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 【答案】(1)最大 (2)71.4 (3) 2.86 2.86 (4)小于 【详解】（1）实验时，为了保证整个电路的安全；应先将电阻箱的电阻调到最大值； （2）由图示电阻箱阻值可知其示数为 （3）[1][2]由闭合电路欧姆定律可得 变形得 由数学知识可知，图象中的斜率 截距 结合图象可知 故 斜率 解得 （4）由于电压表内阻不能忽略，则在实验中相当于电压表内阻并联到电源两端后再由电压表两端输出路端电压，因此所测量的电动势小于真实值。 5．（2025·四川资阳·二模）某课题研究小组测量一组比亚迪新能源车刀片电池的电动势和内阻，实验室提供的器材有： A．待测刀片电池（电动势E约为3V，内阻r约为几十毫欧）； B．电压表V（量程0~3V，内阻约为几千欧） C．电阻箱R（0~99.9Ω）； D．定值电阻R1=1.25Ω； E．开关S一个，导线若干。 (1)该小组成员设计了如图甲所示电路。多次改变电阻箱的阻值R，读出电压U，根据测得的数据作出图像，如图乙所示，则电源电动势E=__________V，r=___________Ω。（结果均保留2位有效数字） (2)为了更加准确地测量刀片电池的电动势E和内阻r，该小组成员设计了一个可以排除电流表A和电压表V内阻影响的实验方案，如图丙所示。单刀双掷开关S2分别接1、2，记录各自对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验记录的数据绘制如图丁中所示的A、B两条U-I图线，综合A、B两条图线，此刀片电池的电动势E=_________，内阻r=_________。（结果选用EA、EB、IA和IB表示） 【答案】(1) 3.2 0.040 (2) EB 【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律 化简可得 结合图像可知， 联立解得，电源电动势为 电源内阻为 （2）[1][2]当单刀双掷开关S2接1时，电流表相对于电源外接，根据等效电源法可知，电源电动势的测量值和内阻均偏小，单刀双掷开关S2接2时，电流表相对于电源内接，根据等效电源法可知，电源电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值，结合图像可知，图线A是开关S2接1时的图像，图线B是开关S2接2时的图像，所以此刀片电池的电动势为 内阻为 6．（2025·湖北·高考真题）某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路，将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接，闭合开关S，逐次改变电阻箱的阻值R，用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题： (1)R0在电路中起______（填“保护”或“分流”）作用。 (2)与E、r、R、R0的关系式为______。 (3)根据记录数据作出图像，如图（b）所示。已知R0=9.0Ω，可得E=______V（保留三位有效数字），r=______Ω（保留两位有效数字） (4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果______（填“有”或“无”）影响。 【答案】(1)保护 (2) (3) 1.47 1.3 (4)有 【详解】（1）R0与电阻箱串联，可知，R0在电路中起保护作用。 （2）根据闭合电路欧姆定律 化简可得 （3）[1][2]结合上述有 结合图（b）有， 解得， （4）当电流传感器有内阻时，所测的电源内阻 导致电源内阻测量值偏大，即电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $