第9章 实验12 测量电源的电动势和内阻 演练知能提升(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

**基本信息** 聚焦电源电动势与内阻测量，通过伏安法、半偏法等实验方案，系统提炼电路设计、数据处理及误差分析方法，构建“定律应用-实验操作-图像分析”逻辑链，培养科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础伏安法|1|滑动变阻器选择（与内阻匹配）、U-I图像截距斜率求E、r|闭合电路欧姆定律→电路连接→数据处理| |改进伏安法|1|双开关消除系统误差、图像截距获取真实值|误差分析→实验方案优化→科学论证| |半偏法与电表改装|1|半偏法测内阻、并联分流电阻计算、1/I-R0图像应用|电表改装原理→实验设计→图像转化| |电阻箱法|1|1/U-1/(R+R0)图像斜率截距法、电阻箱读数|等效电路→数学变形→数据拟合| |双电流表法|1|表头改装电压表、U-I2图像求E、r|仪器改装→电路分析→误差评估|

1．(2026·河北保定市期末联考)要测量一节干电池的电动势和内阻 (电动势约为1.5 V，内阻约为1.0 Ω)。提供如下器材： A.电流表A(0～0.6 A，内阻为0.5 Ω； 0～3 A，内阻为0.1 Ω)； B.电压表V(0～3 V，内阻约为3 kΩ；0～15 V，内阻约为15 kΩ)； C.滑动变阻器R1(0～10 Ω)； D.滑动变阻器R2(0～100 Ω)； E.开关； F.导线若干。 (1)为保证实验过程中操作简单、方便，滑动变阻器应选用__________(填器材前面的字母序号)。 (2)某实验小组根据所选实验器材设计电路，用导线对器材进行连接，如图甲所示，图中还差一条导线没有连接，请用笔画线画出这条导线。 (3)闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到______(选填“A”或“B”)端。 (4)通过改变滑动变阻器阻值，小组测得多组电压表示数U和电流表示数I，得到U－I图像如图乙所示。由此可得到干电池的电动势E＝__________V，内阻r＝____________Ω。(结果均保留2位小数) 解析：(1)为保证实验过程中操作简单、方便，滑动变阻器应选用C。 (2)因电流表内阻已知，则电路连线如图所示。 (3)闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到A端。 (4)根据U＝E－I(r＋RA)，可得到干电池的电动势E＝1.50 V，内阻r＝－RA＝ Ω－0.5 Ω＝0.90 Ω。 答案：(1)C　(2)图见解析　(3)A　(4)1.50(1.49～1.51均可)　0.90(0.89～0.91均可) 2．(2026·山西省高考考前适应性测试)在用伏安法测量一块电池的电动势E和内电阻r时，为消除系统误差，实验小组设计了图甲的电路进行实验。图中保护电阻的阻值为R0，R为滑动变阻器。 (1)按图甲的电路图完成图乙的实物电路连线。 (2)闭合S1前，R的滑片应滑到__________(选填“a端”或“b端”)。 (3)将S2掷到位置“1”，闭合S1后调节R的阻值，得到多组电压表和电流表的值U、I，绘制出的U－I图线如图丙中的实线所示，图线的截距分别为U1、I1。之后，将S2掷到位置“2”，同样闭合S1后调节R的阻值，绘制的U－I图线如图丙中的虚线所示，图线的截距分别为U2、I2，则可知该电源电动势的真实值为__________，电源内阻的真实值为____________。(用测得量和已知量的符号表示) (4)进一步分析可知，电压表的内电阻为______________(用测得量和已知量的符号表示)。 解析：(1)实物连线如图所示。 (2)闭合开关S前，滑动变阻器的滑片位于a端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路中电流最小。 (3)S2接1，当电流表示数为0时，电流表和R0不分压，电压表的示数U1＝E；另一方面由于S2接2，当电压表示数为0时，电压表没有分流，即此时的电流表示数I2＝，联立可得E＝U1，r＝－R0。 (4)S2接2时，所测内阻为电源、R0及电压表的整体的等效内阻，即＝＋，联立可得电压表内阻RV＝。 答案：(1)图见解析　(2)a端　(3)U1　－R0　(4) 3．(2026·四川成都市诊断)按要求填空。 (1)半偏法测电流表内阻的电路如图甲所示，图中器材参数如下： 待测电流表A(量程0～1 mA)； 滑动变阻器R1(最大阻值10 kΩ)； 电阻箱R2(最大阻值999.9 Ω)； 电源E(电动势为6 V，内阻很小)。 测量方法是：先断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器R1，使电流表的指针满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的指针半偏，此时电阻箱R2的示数为99.0 Ω，则电流表A内阻的测量值为____________Ω。 (2)将该电流表A改装成量程为0～100 mA的电流表A1，应给电流表A____________(选填“串联”或“并联”)一个电阻，改装后的电流表A1的内阻为____________Ω。 (3)测量一节废旧干电池的电动势E和内阻r，利用改装后的电流表A1和其他实验器材设计了如图乙所示的电路。在实验中，多次改变电阻箱阻值，记录多组数据，画出－R0图像为一条直线(如图丙所示)，由图中数据计算出该电池的电动势E＝____________V，内阻r＝____________Ω。(结果均保留3位有效数字) 解析：(1)断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器R1，使电流表的指针满偏，电流为IA，保持R1的阻值不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的指针半偏，表中电流为IA，由于电阻箱R2与电流表A并联，所以认为电阻箱中电流IR＝IA－IA＝IA，电流表A内阻等于此时电阻箱R2的阻值，则RA＝99.0 Ω。 (2)将电流表A改装成大量程的电流表应该并联一个分流电阻。如图所示，改装后的电流表A1的内阻r1＝＝＝0.99 Ω。 (3)根据闭合电路欧姆定律，有E＝I(R0＋r1＋r)，可得＝R0＋，－R0图像的斜率k＝＝ V－1，可得E≈1.13 V，图像的纵截距b＝＝10 A－1，可得r≈10.3 Ω。 答案：(1)99.0　(2)并联　0.99　(3)1.13　10.3 4．某一电池的电动势E约为6.6 V，内阻r未知。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验。图中R为电阻箱，R0为45 Ω的定值电阻，将电压表视为理想电表。 (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3位有效数字) (4)若电池的内阻为r、电压表的内阻为RV，则实验测得电池的电动势E测与电动势的真实值E真的关系式为E测＝________E真。 解析：(1)为了保护电源，闭合开关之前，应将电阻箱的阻值调到最大。 (2)电阻箱的读数为1×100 Ω＋0＋1×7 Ω＋0.1×4 Ω＝107.4 Ω。 (3)根据闭合电路欧姆定律可得，E＝(R＋R0＋r)，变形可得＝·＋，故图像纵截距为＝0.150 V－1，则E≈6.67 V；斜率为＝ A－1，故r＝17.0 Ω。 (4)当流过电阻箱R的电流为0时，电压表示数为E测，根据闭合电路欧姆定律可得，＝，故＝。 答案：(1)最大　(2)107.4　(3)6.67　17.0 (4) 5．(2026·辽宁辽阳市期末)把铜片和锌片插入水果中，就可以制成一个水果电池。铜片和锌片相距越近、插入越深，电池的内阻就越小，铜片是电池的正极，锌片是负极。某同学制作了一个水果电池，并查阅资料得知该水果电池的电动势小于3 V，内阻为几百欧姆。该同学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.电流表G1； B.电流表G2，内阻可忽略不计； C.滑动变阻器R1； D.电阻箱R2； E.开关S，导线若干。 (1)若电流表G1的内阻Rg＝50 Ω，满偏电流Ig＝2 mA，则将其改装成量程为3 V的电压表，需串联一个阻值R＝____________Ω的电阻。 (2)改装好电压表后，该同学采用如图甲所示的电路图进行测量，通过实验得到电流表G1、G2的示数分别为I1、I2，以I1(Rg＋R)为纵轴、I2为横轴作出的图像如图乙所示，图乙中a、b均为已知量。由此可求出该水果电池的电动势E＝__________，内阻r＝____________。(均用a、b表示) (3)实验测得的水果电池的电动势与真实值相比，E真____________(选填“>”“<”或“＝”)E测。 解析：(1)根据电表改装原理U＝Ig(Rg＋R)，解得R＝1 450 Ω。 (2)根据闭合电路欧姆定律I1(Rg＋R)＝E－I2r，结合图像可知E＝a，r＝。 (3)由实验电路可知，当I2＝0时，即外电路断路时，改装的电压表示数即为电源电动势，电动势的测量值等于真实值。 答案：(1)1 450　(2)a　　(3)＝ 学科网（北京）股份有限公司 $