专题31 重点实验:测量电源的电动势和内阻(专项训练)(浙江专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-08-22
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摘要:
**基本信息**
聚焦“测量电源电动势和内阻”实验,通过分层训练构建从教材原型到创新应用的能力体系,强化科学探究与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|教材原型实验|5题|基础操作与数据处理,涉及仪器选择、图像分析|基于闭合电路欧姆定律,从基本电路(伏安法)到误差分析(电表内阻影响)|
|创新拓展实验|5题|电路设计与仪器改装,如毫安表扩程、电阻箱替代滑动变阻器|从原型实验延伸至变式方案,培养模型建构与科学推理能力|
|重难创新演练|7题|综合应用与误差修正,如水果电池测量、补偿电路设计|整合多器材联用与系统误差消除,深化对实验原理的理解|
|真题实战演练|6题|高考真题再现,涵盖图像法、实际电源特性分析|对接命题趋势,强化科学论证与问题解决能力|
内容正文:
专题31 重点实验:测量电源的电动势和内阻(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新拓展实验 7
重难·创新演练 14
真题·实战演练 25
模拟·基础演练
考查重点:教材原型实验 创新拓展实验
⏳题型01 教材原型实验
1. (2026·浙江·二模)某物理兴趣小组用如图甲所示电路测一未知电源的电动势和内阻。其中定值电阻。
(1)按照图甲将电路连接好,某次实验时电压表的指针位置如图乙所示,则此时电压表的示数为__________。
(2)改变滑动变阻器滑片的位置,记录多组电压表和电流表的示数,以电流表示数I为横轴、电压表示数为纵轴,得到如图丙所示的图像。则该电源的电动势的测量值为__________,内阻的测量值为__________(以上两空均保留两位小数)。考虑到电压表不是理想电表,所以电动势的测量值比真实值__________(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(3)该同学将两个上述电源及阻值为的定值电阻和某个伏安特性已知(图丁)的小灯泡串联形成回路,则小灯泡消耗的实际功率为__________(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)2.30
(2) 2.90 0.60 偏小
(3)1.3
【详解】(1)由图乙可知,电压表量程为,分度值为。故读数为。
(2)[1][2][3]根据闭合电路欧姆定律,有
整理得
由图像可知,纵轴截距表示电源电动势,图线斜率的绝对值表示。由图丙可知,纵轴截距
则
已知,解得电源内阻
由于电压表的分流作用,电流表测得的电流小于流过电源的真实电流,即。当时,的测量值小于真实电动势,故电动势测量值偏小。
(3)两个上述电源串联,总电动势
总内阻
电路中串联了阻值的定值电阻和小灯泡。根据闭合电路欧姆定律,小灯泡两端的电压与电流的关系为
在图丁坐标系中作出直线
该直线与小灯泡伏安特性曲线的交点坐标约为,。则小灯泡消耗的实际功率
2. (2026·浙江台州·二模)按要求完成下列实验题;
(1)如图为“测量干电池的电动势和内阻”实验电路图,R0为保护电阻。
①电流表量程应选择_________(选填“0.6A”或“3A”);电压表量程应选择_________(选填“3V”或“15V”);
②保护电阻应选择_________;
A.定值电阻(阻值100.0Ω,额定功率1W)
B.定值电阻(阻值2.0Ω,额定功率5W)
(2)一款太阳能电池在不同光照强度下的路端电压—电流关系如图所示。
①由图知光强增大时,太阳能电池的电动势_________(选填“增大”或“减小”),短路电流_________(选填“增大”或“减小”);
②一定光强下太阳能电池的电流从0开始增大时,在Ⅰ区域电池内阻_________(选填“增大”或“减小”);在Ⅱ区域输出功率如何变化_________(选填“先增大后减小”或“先减小后增大”)。
【答案】(1) 0.6A 3V B
(2) 增大 增大 增大 先增大后减小
【详解】(1)①[1][2]由于干电池的电动势较小,电压表如选15V量程,则在实验过程中电压表的示数变化不明显,故应选取量程为3V的电压表。同时为了用电安全,通过干电池的电流不宜过大,电流表量程应选择0.6A。
②[3]如果保护电阻选用阻值100.0Ω的,则回路的电流会过小,电流表的指针几乎无法发生偏转,故保护电阻应选择B。
(2)①[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
结合图像可知,当电流为零时,图线与横轴的截距即为电池的电动势,可知光强增大时,太阳能电池的电动势增大;当路端电压为零时,图线与纵轴的截距即为短路电流,可知光强增大时,短路电流增大。
②[3]结合图像可知,一定光强下太阳能电池的电流从0开始增大时,图像斜率的绝对值逐渐减小,根据闭合电路的欧姆定律
可知
图像斜率的绝对值
故电流从0开始增大时,在Ⅰ区域电池内阻逐渐增大。
[4]太阳能电池的输出功率满足
结合图像可知输出功率的大小即为电压—电流曲线上的某点与坐标轴围成的矩形面积。在Ⅱ区域,随着电流增大、电压减小,围成的矩形面积先变大后变小,因此输出功率先增大后减小。
3. (25-26高三上·浙江宁波·阶段检测)实验小组进行测量电源电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,保护电阻为R1
(1)如果只需要测量电源电动势,则开关S2应该打到__________(填a或b)
(2)如果需要测量电源电动势和内阻,为了测量更准确,小组成员将保护电阻R1和电流表串联,先用多用电表测量电流表和保护电阻的总电阻。若多用电表由于常年不用导致内部电源电动势变小,则测量值___________(偏大/偏小/准确),若电表内部电动势准确,内阻变小,测量值___________(偏大/偏小/准确)。
(3)经过正确处理,电表测量值如图乙所示,电表示数为___________,然后将图甲中的开关S2应该打到___________(填a或b)进行实验,得到数据如图丙所示,则电源电动势和内阻分别为E=___________V,r=___________Ω。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)a
(2) 偏大 准确
(3) 4.0 a 1.5 1.0
【详解】(1)如果只需要测量电源电动势,则开关S2应该打到a。因为开关S2应该打到a时,电流表内接(相对于电源来说),该电路测电源的电动势无系统误差。
(2)[1]根据欧姆表的原理可知
故电动势减小,则欧姆表的内阻也减小,根据闭合电路欧姆定律有
故测同一电阻时,对应的电流减小,则指针位置偏左,电阻的测量值偏大;
[2]若电表内部电动势准确,内阻变小,根据
可知欧姆表内阻不变,根据
可知测量同一电阻时,对应的电流不变,故电阻的测量值准确。
(3)[1]根据题意可知,保护电阻R1和电流表串联的总电阻一定小于,则电表示数为;
[2]因先用多用电表测出了电流表和保护电阻的总电阻,为了减小电动势和内阻的测量误差,开关S2应该打到a,这样可以消除测量电动势和内阻的系统误差;
[3][4]图丙中纵截距表示电源的电动势,斜率的绝对值表示,故,
则
4. (2026·浙江衢州·二模)某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内电阻。
实验室提供了下列器材:
A.多用电表(电压挡量程2.5V,内阻未知);
B.毫安表(量程,内阻为);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器;
F.电键和导线若干。
根据提供的器材,设计电路如图1所示。
(1)将毫安表与定值电阻并联改装成电流表如虚线框中所示,改装后的量程为___________A;
(2)为了精确测量,图中多用电表的右表笔应接到___________(选填“B”或“C”)处;
(3)闭合电键,多次调节滑动变阻器的滑片,记录多用电表的电压,和毫安表的示数,并作图线如图2所示,该干电池电动势___________V;内阻___________(以上结果均保留三位有效数字)。
(4)上述实验结束后,他又研究了热敏电阻的温度特性。电路如下图3和图4所示:
①闭合开关S,观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值随温度变化的规律时,将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻、两端测量其阻值,这时开关S应___________(填“断开”或“闭合”)。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻与温度的关系分别对应图4中曲线I和曲线Ⅱ
(5)设计电路时,为防止用电器发生故障引起电流异常增大,导致个别电子元件温度过高而损坏,可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大,起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻___________(填“”或“”)具有相同温度特性。
【答案】(1)0.6
(2)B
(3) 1.45 1.56
(4)断开
(5)
【详解】(1)改装后的量程为
(2)因改装后的电流表内阻已知,则为了精确测量,图中多用电表的右表笔应接到B处;
(3)[1][2]电流表的量程扩大到了原来的3倍,改装后的电流表内阻为
则由电路可知
由图像可知E=1.45V,
解得r=1.56Ω
(4)将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻、两端测量其阻值,应将热敏电阻与电路断开,则这时开关S应断开。
(5)为了使热敏电阻能抑制电流异常增大,起到过热保护作用。这种热敏电阻阻值应该随温度的增加而增大,则应该与电阻具有相同温度特性。
5. (2025·浙江嘉兴·一模)小尧同学在实验室练习使用多用电表。
(1)①她将选择开关调到欧姆挡,先用手指捏着红、黑表笔进行欧姆调零(如图甲),然后用手指压着表笔与待测电阻的引脚测量电阻(如图乙),这两步操作_________。
A.甲不合理 B.乙不合理 C.甲、乙都不合理 D.甲、乙都合理
②已知选择开关在“×10”位置,正确操作情况下指针如图丙所示,待测电阻______;
(2)她进一步用如图丁所示实验电路探究充电宝的电动势和内阻,并用两只数字多用电表分别作为电压表和电流表,图中电阻。
①闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到最_________端(选填“左”或“右”);
②图中“数字多用电表1”是_______表(选填“电流”或“电压”);
③在充电宝电量接近100%时,实验得到了与干电池相似的图像,如图戊所示。由图像可得该充电宝的电动势______,内阻_______(结果均保留三位有效数字)。
④研究发现充电宝在电量减少的过程中,电动势几乎不变,由此可以推测充电宝内用来储存电能的器件可能是_______;
A.电感线圈 B.电容器 C.电池组
【答案】(1) C 160
(2) 右 电压 5.50 0.250 C
【详解】(1)[1] 欧姆调零时,应将红、黑表笔直接短接,手应该捏住绝缘的部分,所以甲操作不合理;
测量电阻时,用手捏表笔会使人体电阻与待测电阻并联,导致测量值偏小,所以乙操作也不合理。
[2] 选择开关在 “×10” 挡位,由图丙可知,欧姆表指针示数为 “16”,则待测电阻。
(2)[1] 闭合开关前,滑动变阻器应调到阻值最大处,由图丁可知,滑片移到最右端时,接入电路的电阻最大。
[2] “数字多用表1”与滑动变阻器、 并联,因此它是电压表。
[3] [4]根据闭合电路欧姆定律 ,在U-I图像,电动势E等于图像的纵轴截距,即E=5.50V;图像斜率的绝对值表示,斜率,已知,则内阻。
[5] 电池组的电动势在电量减少过程中几乎不变(类似干电池),而电感线圈、电容器的储能特性不符合此特点,因此选C。
⏳题型02 创新拓展实验
6. (2025·浙江宁波·一模)某实验小组为了测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示电路,其中毫安表量程为,内阻为,电压表量程为,内阻未知,滑动变阻器的最大阻值为。
(1)为将毫安表的量程扩大到,则电阻箱的阻值应调到________;
(2)为了减小系统误差,图甲中待接导线另一端应与__________(选填“”或“”)接线柱相连;
(3)某次测量时电压表指针位置如图乙所示,其读数为________V;
(4)将实验测得的数据在图丙中的-图像中描点可得电动势的测量值为_________V(结果保留三位有效数字)、内阻的测量值为________(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)4.0
(2)
(3)
(4) 1.44±0.04 2.5±0.4
【详解】(1)由改装电流表的原理可知,电阻箱与毫安表并联分流,则有。
(2)因电流表内阻已知,图甲中待接导线另一端应与a接线柱连接,这样将没有系统误差。
(3)电压表量程为,精确度为0.1V,故读数为1.15V,最后一位为估读位存在一定的误差,故读数为均正确。
(4)[1]由图丙中的数据点拟合的图像如图,可得电动势的测量值为,因作图及读数存在误差故答案在均正确。
[2]电流表的内阻为
将量程为的毫安表量程扩大到,扩大了40倍,则流过电源的电流为电流表电流的40倍,则有
则可得,因作图及由图中读数造成一定误差,故计算结果为均正确。
7. (2025·浙江台州·一模)物理兴趣小组准备测量一节干电池电动势和内阻,实验室备有以下实验器材:
电流表A(量程,内阻)
电压表V(量程,内阻约为)
滑动变阻器(,额定电流)
电阻箱
两只定值电阻
开关S一个;导线若干。
(1)由于电流表量程太小,需要将其改装成量程为。则定值电阻应选________(选填“”或“”)
(2)按图1正确连线后规范操作,记录电压表和电流表的示数为,并做出图像如图2所示,则该电源的电动势________V;内阻________(保留两位有效数字),测得的内阻比真实值________(选填“偏大”或“偏小”或“不变”)
【答案】(1)
(2) 1.39/1.40/1.41 3.0/3.1/3.2 偏小
【详解】(1)由于电流表量程太小,需要将其改装成量程为;由并联知识,定值电阻应选
故定值电阻应选
(2)[1]图2图像纵轴截距为电动势,则该电源的电动势为
[2]图2图像斜率的绝对值为内阻,则内阻为
由于电表量程已经改装为,所以图像中电流实际值应变为其数值的3倍;
则内阻为
[3]测得内阻值实际为电源内阻与电压表的并联值,所以测得的内阻比真实值偏小。
8. (2025·浙江杭州·一模)某实验小组使用如图甲所示的多用电表进行了一系列实验。使用前,该多用电表的指针已经指在表盘左侧“0”刻度线处。
(1)将电表的选择开关旋至“”挡,然后将红黑表笔短接,通过调节图甲中的__________(选填“”或“”),让指针指在表盘右侧“”处。接着,用该表测量一个电阻的阻值,测量时指针位置如图乙所示,则该电阻的测量值为_____。随后又用此挡位去测量另一个电阻,发现指针偏转角度过大,为了较准确地进行测量,接下来的合理操作步骤是__________(请选择并按合理顺序填写序号)。
①将选择开关旋至“×1”挡
②将选择开关旋至“×100”挡
③将两表笔与被测电阻两端接触,读取示数
④将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0Ω处
(2)如图丙,电池、开关和灯泡接成串联电路,开关闭合后发现灯泡不亮。用上述多用电表检测电路故障时,将选择开关旋至直流电压挡,并将红、黑表笔分别与E、F接触,发现指针有明显偏转,则故障原因可能是__________。
A.开关接触不良
B.灯泡被短路
C.灯泡和底座接触不良
(3)为了测量多用中表“×1”挡内部电源的电动势与某毫安表的内电阻,该小组同学先从表盘上读出多用电表“”挡的内电阻为,再将待测毫安表、电阻箱和“”挡的多用电表串联在一起,通过调节电阻箱阻值,记录下多组毫安表、电阻箱的示数和,并作出相应的关系图线,如图丁所示。根据图像,可求得多用电表“”挡内部电源的电动势为_____V,待测毫安表的内阻为__________。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1) 150 ①④③
(2)C
(3) 1.5/1.4/1.6 15/14/16
【详解】(1)[1]将电表的选择开关旋至“”挡,然后将红黑表笔短接,通过调节图甲中的(欧姆调零旋钮),让指针指在表盘右侧“”处。
[2]接着,用该表测量一个电阻的阻值,测量时指针位置如图乙所示,则该电阻的测量值为
[3]随后又用此挡位去测量另一个电阻,发现指针偏转角度过大,可知待测电阻阻值较小,应将选择开关旋至“×1”挡,再将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0Ω处,然后将两表笔与被测电阻两端接触,读取示数。故合理操作步骤是①④③。
(2)如图丙,电池、开关和灯泡接成串联电路,开关闭合后发现灯泡不亮。将选择开关旋至直流电压挡,并将红、黑表笔分别与E、F接触,发现指针有明显偏转,可知E到电池A处连接完好,F到电池B处连接完好,E、F之间断开,所以故障原因可能是灯泡和底座接触不良。
故选C。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
由作出的图像可得
当数据,代入可得
解得
9. (2026·浙江杭州·二模)某实验小组测量电源的电动势和内阻,可供使用的器材有:
电源(电动势约为3V;内阻较小,阻值未知)
电压表(量程,内阻约为)
电流表(量程,内阻约为)
定值电阻
滑动变阻器(最大阻值)
单刀双掷开关
开关
导线若干
该小组设计了如图甲的实验电路:
回答下列问题:
(1)正确连接电路,单刀双掷开关连接或,闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表示数和对应的电流表示数,分别描绘出如图乙所示的图线①和图线②,则图线②对应的是开关与________(选填“”、“”)端相连接,连接哪一端更合理?________(选填“”、“”);
(2)在(1)中选择合理的连接方式,由图线可求得电源电动势测量值________V,内阻测量值________Ω(结果均保留三位有效数字);
(3)由于电压表分流会引起测量误差,若电压表的内阻已知,正确描绘的图线的斜率为,则电源内阻的真实值________(用,,表示)。
【答案】(1)
(2) 2.90 2.00
(3)
【详解】(1)[1]当接时,定值电阻串联接入电路,根据闭合电路欧姆定律得,图线斜率绝对值为,大于接时的斜率绝对值,因此斜率更大的图线②对应接。
[2]电源内阻本身较小,若不串联,随变化不明显,实验误差大,串联后等效内阻变大,电压变化更明显,因此接更合理。
(2)[1][2]根据,图线纵轴截距等于电源电动势,斜率绝对值等于。
由图乙得,纵截距约为,因此
斜率绝对值
因此
(3)考虑电压表分流,电源总电流
闭合电路欧姆定律
整理得
斜率绝对值
得
10. (2026·浙江·二模)一实验小组用电压表和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r,实验电路如图1所示。连接电路后,闭合开关S,多次调节电阻箱的阻值R,记录电压表的读数U。
(1)为了得到线性图像,应作________图。
A. B. C. D.
(2)若实验小组作图,其中U为电阻箱两端的电压,为通过电阻箱的电流,得到如图2中的图线甲,则该电池的电动势____V,内阻____。(结果均保留三位有效数字)
(3)①实验小组又设计了图3的实验电路。其中电阻箱两端的电压IR用U来表示,通过电阻箱的电流I用来表示,由此,作出的图线为图2中的___(选填“甲”、“乙”或“丙”)。
②为消除电表内阻所带来的误差,结合图2中的两条正确图线得到电池电动势____V,内阻____。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)A
(2) 1.00±0.01 3.33±0.03
(3) 乙 1.05±0.01 3.50±0.05
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律可知
整理得,故A符合题意。
故选A。
(2)[1][2]若实验小组作图,则,故,
(3)[1]根据闭合电路欧姆定律可知
其中电阻箱两端的电压IR用U来表示,通过电阻箱的电流I用来表示,则
可得
对比,可知其斜率更大,故乙符合题意;
[2][3]结合图乙可知,
重难·创新演练
11. (25-26高二下·浙江温州·阶段检测)小明在实验室中准备测定某些电池的内阻。
(1)小明利用铜片、锌片与橙子制成水果电池,他采用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻,此操作(选填“可行”或“不可行”) __________。
(2)小明用多用电表粗测①中水果电池电动势约为1.2V,查资料发现水果电池内阻约为。为准确测定水果电池的内阻,实验室提供了以下仪器:①电流表A(,内阻为)、②电压表V(0~3V,内阻约)、③电阻箱()、④滑动变阻器(最大阻值)、⑤开关一个,导线若干。如图设计最为合理的电路图是 ______。
A. B. C. D.
(3)小明另设计了如图乙所示的电路图,用于测定电池B的内阻(电动势未知),已知电源A的电动势、内阻。S先与1接通,调节电阻箱,记下电流表的示数,保持电阻箱接入电阻不变;S再与2接通,记下电流表的示数。重复以上操作,得到多组和的值;并作出的,的图像如图丙所示,若图线的斜率为k,纵轴上的截距为b,则电池B的内阻________________(选用、、k、b表示)。若考虑电流表内阻的影响,测得电池B内阻的测量值 ________真实值。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】(1)不可行
(2)A
(3) 等于
【详解】(1)因为多用电表的欧姆挡测量原理要用到内电路的电池提供电源让电路形成回路,而用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻无法形成回路,故填不可行。
(2)A.电路中电流表的内阻已知,当电阻箱的阻值为,电流表的示数为;当电阻箱的阻值为,电流表的示数为,根据闭合电路欧姆定律得
,
联立可解得电动势和内阻的真实值,无电表引起系统误差,该电路图最为合理,A正确;
B.电路中电压表内阻准确值未知,只能列式为
而实际列式为,存在系统误差,B错误;
CD.因为水果电池内阻约为,电源内阻远大于滑动变阻器的阻值,若用C、D两图中的电路,电压表读数过小,读数误差偏大,CD错误。
故选A。
(3)[1]据题意S先与1接通时,根据闭合电路欧姆定律得
整理可得
S再与2接通时,根据闭合电路欧姆定律得
整理可得
由图可知当时,
分别代入上式可得,
联立可解得
[2]根据上述测量原理分析可知,该实验测得电源内阻的测量值等于真实值。
12. (2026·陕西宝鸡·二模)近年来新能源汽车得到了空前发展,使用新能源的车主发现新旧电池不能混用,更换电池时须整体更换。某学习小组为了探究新旧电池不能混用的原因,利用普通5号碱性电池做了如下模拟实验。实验器材如下:
新、旧5号碱性电池若干;
灵敏电流计G(量程0~2mA,内阻为5Ω);
电流表A(量程0~0.6A,内阻为2Ω);
滑动变阻器(最大阻值为20Ω);
电阻箱(最大阻值为9999Ω);
开关、导线若干。
(1)小王同学用上述器材分别测量5号碱性电池A、B的电源电动势和内阻(每次测量一节电池)。首先他把灵敏电流计和电阻箱串联改装成量程为0~3V的电压表,电阻箱的阻值应调至______Ω;
(2)电压表改装完成后,小王同学设计了如图甲所示的电路进行实验,利用实验数据作出了如图乙所示的U-I图像。由图乙可知,有可能是旧电池的是______(选填“A”或“B”),其电动势为______V,内阻为______Ω(结果保留两位有效数字)。
(3)小李同学对标有“2.0V,0.5W”的小灯泡描绘出了伏安特性曲线,如乙图中的C所示。若将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电,则该电池组的发热功率为______W(结果保留两位有效数字)。由此他们推测新旧电池不能混用的原因可能是混用后电池内阻消耗的功率太大。
【答案】(1)1495
(2) A 1.4 26
(3)0.14
【详解】(1)灵敏电流计改装电压表需要串联分压电阻,根据欧姆定律
(2)[1]旧电池的特性是电动势接近标称值,但内阻远大于新电池。根据闭合电路欧姆定律,对本实验电路有
U-I图像斜率的绝对值等于,斜率越大,电源内阻越大。 由图可知,图线A斜率更大,内阻更大,因此A是旧电池,故选A;
[2]U-I图像纵轴截距等于电动势,得;
[3]斜率绝对值
电源内阻
(3)同理可得新电池B的参数,
A、B串联后,总电动势,总内阻
电源供电时满足
即
该线与小灯泡伏安特性C的交点工作电流约为,因此电池组发热功率
13. (2026·浙江宁波·二模)(1)在“金属丝电阻率的测量”实验中,小明同学用米尺测出金属丝的长度,用螺旋测微器测量其直径如图所示,则直径________;经粗测金属丝的电阻约为,为了使测量更加准确,他用伏安法测量该金属丝的电阻,所用的电路如图甲所示,图中电压表的右端应与________(选填“”或“”)点连接;电路连接正确后,电压表和电流表的示数分别为和,该金属丝的电阻率________(结果用题中字母表示)。
(2)要精确测量电池的电动势和内阻,小组成员设计了如图乙所示的电路,为定值电阻,为滑动变阻器,两个直流电压表、均可视为理想电表。
①请根据图乙所示电路图,在图丙中用笔画线代替导线完成实物图连接______。
②实验中移动滑动变阻器的滑片,分别读出电压表和的多组数据、。利用测出的数据描绘出图像如图丁所示,图中直线的斜率为,截距为,可得电池的电动势________,内阻________。(用、、表示)
【答案】(1) 0.290 a
(2)
【详解】(1)[1]直径
[2]因为电压表内阻远大于待测阻值,所以采用外接法,图中电压表的右端应与点连接。
[3]根据
解得
(2)[1]根据电路图连接的实物图如下图所示
[2][3]由于直流电压表、均为理想电表,根据闭合电路的欧姆定律可得
整理可得
图中直线的斜率为k,截距为a,则,
解得,
14. (2026·浙江·二模)某实验小组为测量一节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:两节干电池、电流传感器、阻值为32欧的定值电阻、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用电流传感器测得的电流I。回答下列问题:
(1)为了保护电流传感器,在调节电阻箱R的阻值时,应________(填“A”或“B”)。
A.将电阻箱的阻值从大到小调节 B.将电阻箱的阻值从小到大调节
(2)与E、r、R、的关系式为________。
(3)根据实验,作出如图(b)的图像,可得一节干电池的电动势________V,内阻________。(均保留三位有效数字)
(4)若考虑电流传感器自身的电阻大小,则本实验干电池电动势的测量结果________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)A
(2)
(3) 1.43/1.41/1.42/1.44/1.45/1.46/1.47 1.16(1.00~1.50)
(4)不变
【详解】(1)为了保护电流传感器,电流应当由小变大,电阻箱的电阻由大调节到小。
故选A。
(2)根据闭合电路欧姆定律
化简可得
(3)由①推导得
结合图(b)有,
解得,
故一节电池的电动势约为,内阻约为。
(4)由关系式可知,电流传感器的内阻对图像的斜率没有影响,因此考虑电流传感器自身的电阻大小后,本实验干电池电动势的测量结果不变。
15. (2025·浙江·一模)在做“测量电池电动势和内阻”实验中
(1)某同学用图1所示的电路,在某次测量中,电压表示数如图2所示,则读数为______V;然后调节电阻,测得多组数据,用图像法求电动势和内阻,由于______(填“电压表”或“电流表”)的读数不是被测量量的真实值,电动势的测量值______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值;内阻的测量值______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(2)为了消除电表内阻产生的系统误差,该同学重新设计了测量电路如图3所示。其中电源是待测电源,是辅助电源。实验操作如下:
①先闭合、,再调节和,使得闭合时电流表示数不变,读出闭合后两表的示数和;
②重复步骤①,调节和,使得闭合时电流表示数不变(与步骤①的值不同),读出闭合后两表的示数和;
③用测量数据求出______,______。
【答案】(1) 1.40~1.42 电流表 小于 小于
(2)
【详解】(1)[1]由于电池的电动势一般为左右,所以电压表的量程为,电压表读数为;
[2]由图1可知,电压表测量的是电路的路端电压,电流表测量的是滑动变阻器支路的电流,小于干路电流,所以电流表的读数不是被测量量的真实值;
[3][4]图1接法中,由于电压表的分流作用,电流表的测量值不是通过电源电流的真实值,
结合上图可知,
且有,
所以有。
(2)[1][2]由题意可知,电流表的示数即为通过电源E的电流,开关闭合后,由闭合电路欧姆定律可得,
解得,。
16. (2025·浙江绍兴·一模)某实验小组利用电流表和电阻箱测量干电池的电动势和内阻。
(1)若采用图(a)所示电路图进行测量,将电流表的示数和电阻箱示数的乘积记作路端电压,在实验操作和数据处理都正确的情况下,________(选填“是”或“否”)存在系统误差,原因是________。
(2)实验小组将实验方案进行了改良。
①实验电路如图(b)所示,将补偿电源、滑动变阻器和灵敏电流计接入原电路,调节滑动变阻器,当灵敏电流计两端电势相等时,灵敏电流计示数为零,电流表的示数仍等于通过电阻箱的电流,为得到待测电源所在回路的路端电压,消除电流表内阻引起的误差,则灵敏电流计的另一端A应与________(选填“a”、“b”、“c”或“d”)点相连。
②正确连接实验仪器,调节滑动变阻器的阻值,使灵敏电流计示数为零,记录电阻箱读数和电流表读数。已知电流表接入电路的接线柱为0~0.6A,某次测量时指针位置如图(c)所示,则电流表读数________A。
③改变电阻箱阻值,重复以上操作,记录多组R、I读数,将数据输入电脑并自动生成如图(d)所示的图像和函数,根据函数表达式可知,电源内阻_______。(结果保留3位有效数字)
【答案】(1) 是 电流表存在内阻,其分压会导致测得的路端电压偏小,电流表内阻被计入电源内阻,因此存在系统误差
(2) b 0.16 1.45
【详解】(1)[1][2]图(a)电路中,电流表与电阻箱串联,实际路端电压为(为电流表内阻),实验中将记作路端电压,忽略了电流表的分压,会将电流表内阻计入电源内阻,因此存在系统误差。
(2)[1]要消除电流表内阻的误差,需要让路端电压恰好等于,根据推导: 电源电动势满足
当灵敏电流计示数为零时,,若接点(电阻箱右端、电流表左端),则电阻箱两端电压
正好消去电流表内阻,消除误差,因此接。
[2]电流表量程为,分度值为,指针指向,因此读数为。
[3]根据
整理得
对比图像给出的函数
可知截距,保留三位有效数字得
17. (2025·浙江·一模)某科技小组利用铜片、锌片和橙子制作了橙汁电池,他们用如图1所示的实验电路测量这种电池的电动势 E(约1V)和内阻r。
在如图2所示的玻璃容器中盛有橙汁,在橙汁中相隔一定距离插入铜片和锌片作为电池的正极和负极。电流表的内阻为 ,量程为0~300μA;电阻箱阻值的变化范围为0~9999Ω。
(1)请根据图1电路, 请在图2中完成实物图连线________。
(2)正确连接电路后,调节电阻箱R的阻值,测得相应的电流表读数I。某次实验中,电流表示数如图3 所示,所测电流大小为___________μA。
表1 电阻箱R 和电流表I的各组数据
R/kΩ
9
8
7
6
5
4
3
I/μA
92
102
115
131
152
180
220
U1/V
0.828
0.816
0.805
0.786
0.760
0.720
0.660
U2/V
0.837
0.826
0.817
0.799
0.775
0.738
0.682
(3)根据测得的R、I数据,结合题意可计算出电阻箱两端的电压U1、电阻箱和电流表两端的总电压 U2,各组数据如表1所示。
(4)请选择表1中的合适数据,请作出本实验的 U1-I图像或U2-I图像__________。
(5)根据图像得出该橙汁电池电动势为E=______V,内阻为r=_____kΩ。(计算结果均保留2位有效数字)
【答案】 200 或 0.95/0.93/0.94/0.96/0.97 1.2/1.0/1.1/1.3/1.4
【详解】[1]根据电路图,连接实物的情况如下
[2]由于微安表的分度值为,则其读数为。
[3]描点作图如下
或
[4][5]根据闭合电路的欧姆定律可得
结合图像可知,
真题·实战演练
18. (2026·河南·高考真题)某实验小组探究电容器充放电特性并测量新能源电池的电动势,图1为设计的电路原理图。实验器材有:电池(电动势,内阻不计),定值电阻、(阻值均未知),电容器,电流传感器(内阻可忽略),电压传感器(内阻很大),数据采集分析系统,开关S,导线若干等。完成下列问题:
(1)根据图1所示原理图,完成图2中实物图的连线。
(2)使电流传感器和电压传感器正常工作,闭合S,给电容器充电,直至电压传感器示数稳定。然后断开S,电容器放电。图中A、B、C、D为电流传感器和电压传感器采集的电流-时间()和电压-时间()图像,属于充电过程的是__________(填写图像对应的标号)。
A. B.
C. D.
(3)经数据采集分析系统合成,得到电容器在充放电过程中的图像,如图3所示。设放电过程PQ段的斜率为,由图作直线可得__________(保留3位有效数字),其对应于__________的阻值(填“”或“”)。
(4)对充电过程MN段,设流经、的电流分别为和,则。电容器两端电压可表示为,其中斜率__________(用、表示),截距__________(用、、 表示)。由图3作直线求出和,得________V(保留3位有效数字)。
【答案】(1)
(2)AD
(3) 10.0
(4) 3.55
【详解】(1)根据电路图可知实物连接图如图所示
(2)AB.充电电流初始最大,逐渐衰减到0(方向为正),故A正确,B错误;
CD.电容器电压从0逐渐升高,最终稳定在最终稳定在两端的分压值,故C错误,D正确。
故选AD。
(3)[1][2]根据题图可得斜率的绝对值
放电时,电容器仅通过放电,即其对应于的阻值。
(4)[1][2]充电时,有
又,
联立可得
与对比可知,
[3]根据题图可得,
解得
19. (2026·云南·高考真题)某同学购买的蓝牙耳机电池上标有“”字样,为了测量该电池电动势和实际容量,该同学进行了如下实验:
(1)测量电池的电动势,可供选择的器材如下:
待测电池E、电流表(,内阻较小)、电流表(,内阻较小)、电阻箱、开关S和导线若干。
完成下列填空:
①该电池允许的最大放电电流为,电流表应选_____________(填“”或“”);
②请根据上述器材设计实验电路,并在答题卡上指定位置补全电路图;___________
③按照②中正确电路图连接电路,闭合开关S,记录电流表示数I及电阻箱阻值;断开开关S,改变。重复以上步骤,得到和的关系如图(a)所示,由图可得电池电动势_____________V(结果保留2位有效数字)。
(2)该同学设计出测量电池容量的电路,如图(b)甲所示。完成下列填空:
①电路连接完毕,闭合开关S,每隔一段时间记录电压表、电流表的示数U和I,得到U和I随时间t变化的图像分别如图(b)乙、丙所示;
②由图(b)乙、丙可知,随着电池持续放电,输出电压和电流均持续减小。当时,电池输出电压为_____________V,随后电池输出电压和电流开始迅速衰减,电池无法正常工作。电池处于正常工作状态可以放出的总电量称为实际容量,由测量结果可估算出该电池的实际容量为_____________(以上结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1) A2 4.0
(2) 3.6 73
【详解】(1)①由于电池允许的最大放电电流为80mA,为了减小测量误差应该选择电流表A2;
②根据上述器材,因为只有电流表和电阻箱,故采用安阻法测量,实验电路如图所示
③根据闭合电路欧姆定律可知
变形可得,所以在图像中图线的斜率即为,所以根据图像有
即E=4.0V
(2)[1][2]根据图(b)乙可知在120min时,电池输出电压约为3.6V,120min时的输出电流约为34mA,此后不能正常工作;其中120min=2h;
根据i—t图像围成的面积表示电量,对i-t图线做近似处理如图可知
20. (2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是___________(选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像___________,由此求得电动势___________V,内阻___________。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
【答案】(1)甲
(2) 1.44/1.45/1.43 0.65/0.66/0.64
【详解】(1)因乙电路中电流表内阻对电源内阻的测量影响较大,则为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是甲;
(2)根据实验数据做出电源的U-I图像如图
[1][2]由结合图像可知
内阻
21. (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。
22. (2025·海南·高考真题)某小组测量电动势和内阻,可供使用的器材有:
电源(电动势约为3V,内阻未知)
电压表(量程0~3V,内阻RV约为3kΩ)
电流表(量程0~0.6A,内阻RA约为1Ω)
定值电阻
滑动变阻器(最大阻值)
滑动变阻器(最大阻值)
开关S
导线若干
该小组设计了如图(a)的实验电路:
回答下列问题:
(1)为了测量精确,滑动变阻器应选择_____(选填“”或“”)。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表示数U和对应的电流表示数I如下表,根据表格的数据在图(b)的坐标纸上补完数据点,并绘制U-I图像_____。
1.00
1.30
1.70
2.00
2.50
0.38
0.32
0.24
0.18
0.08
(3)由U-I图像可求得电源电动势测量值_____V,内阻测量值_____Ω(结果均保留三位有效数字)。
(4)考虑电压表分流引起的误差,则 _____;(选填“大于”、 “小于”或“等于”);与真实值之间的关系式为_____(用,,,表示 )。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4) 小于
【详解】(1)为了提高测量精度,方便调节电路,滑动变阻器选择最大阻值较小的;
(2)图像如下:
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
结合图线可得,
解得
(4)[1]将电压表和电源等效为新的电源,故此时根据图像得到的电动势和内阻为等效电源的电动势和内阻,等效电源的电动势为
故;
[2]将等效进电源的内阻中,可得等效新电源的内阻为
(2025·上海·高考真题)滑动变阻器是电路元件,它可以通过来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。滑动变阻器的电阻丝绕在绝缘瓷筒上,电阻丝外面涂有绝缘漆。
23. 电学实验中,进行“测量电源电动势和内阻”实验时,记录数据,当电流表示数时,电压表示数为;当电流表示数为,电压表示数;则此电源电动势为______V内阻为______。
24. 通过实验,某电阻两端的电压与通过它的电流关系如图所示,在实验过程中,电阻的横截面积和长度保持不变,依据图像分析:
(1)电阻阻值为R,其材料电阻率为,由图可知,随着电阻两端的电压增大,则( )
A.R增大,增大 B.R减小,减小
C.R增大,不变 D.R减小,不变
(2)当电阻两端电压为时,该电阻的功率为______W。
(3)根据图像,推测该实验电路为( )
A. B.
C. D.
【答案】 4.5 1.5 B 0.225 C
【详解】[1][2]根据闭合电路欧姆定律
代入数据可得;
联立两式解得;
则此电源电动势为4.5V,内阻为1.5。
[1]因为电阻图线上一点与原点连线的斜率代表“电阻的倒数”,随着电阻两端的电压增大,可知斜率在不断增大,故随着电阻两端的电压增大,R减小,再根据电阻定律
可得也在减小,B选项正确。
故选B。
[2]根据图像分析,当电阻两端电压为时,可读出此时流过电阻的电流为0.125A,根据公式
代入数据解得
该电阻的功率为0.225W。
[3]根据图像,当电阻两端的电压很小时,斜率几乎为零,电阻阻值很大,滑动变阻器用限流式接法不符合实际情况,所以滑动变阻器采用分压式接法。随着电阻两端的电压增大,流过电阻的电流也在增大,电流表测流过电阻的电流,可推测该实验电路符合条件的只有C选项。
故选C。
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专题31 重点实验:测量电源的电动势和内阻(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新拓展实验 5
重难·创新演练 9
真题·实战演练 15
模拟·基础演练
考查重点:教材原型实验 创新拓展实验
⏳题型01 教材原型实验
1. (2026·浙江·二模)某物理兴趣小组用如图甲所示电路测一未知电源的电动势和内阻。其中定值电阻。
(1)按照图甲将电路连接好,某次实验时电压表的指针位置如图乙所示,则此时电压表的示数为__________。
(2)改变滑动变阻器滑片的位置,记录多组电压表和电流表的示数,以电流表示数I为横轴、电压表示数为纵轴,得到如图丙所示的图像。则该电源的电动势的测量值为__________,内阻的测量值为__________(以上两空均保留两位小数)。考虑到电压表不是理想电表,所以电动势的测量值比真实值__________(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(3)该同学将两个上述电源及阻值为的定值电阻和某个伏安特性已知(图丁)的小灯泡串联形成回路,则小灯泡消耗的实际功率为__________(结果保留两位有效数字)。
2. (2026·浙江台州·二模)按要求完成下列实验题;
(1)如图为“测量干电池的电动势和内阻”实验电路图,R0为保护电阻。
①电流表量程应选择_________(选填“0.6A”或“3A”);电压表量程应选择_________(选填“3V”或“15V”);
②保护电阻应选择_________;
A.定值电阻(阻值100.0Ω,额定功率1W)
B.定值电阻(阻值2.0Ω,额定功率5W)
(2)一款太阳能电池在不同光照强度下的路端电压—电流关系如图所示。
①由图知光强增大时,太阳能电池的电动势_________(选填“增大”或“减小”),短路电流_________(选填“增大”或“减小”);
②一定光强下太阳能电池的电流从0开始增大时,在Ⅰ区域电池内阻_________(选填“增大”或“减小”);在Ⅱ区域输出功率如何变化_________(选填“先增大后减小”或“先减小后增大”)。
3. (25-26高三上·浙江宁波·阶段检测)实验小组进行测量电源电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,保护电阻为R1
(1)如果只需要测量电源电动势,则开关S2应该打到__________(填a或b)
(2)如果需要测量电源电动势和内阻,为了测量更准确,小组成员将保护电阻R1和电流表串联,先用多用电表测量电流表和保护电阻的总电阻。若多用电表由于常年不用导致内部电源电动势变小,则测量值___________(偏大/偏小/准确),若电表内部电动势准确,内阻变小,测量值___________(偏大/偏小/准确)。
(3)经过正确处理,电表测量值如图乙所示,电表示数为___________,然后将图甲中的开关S2应该打到___________(填a或b)进行实验,得到数据如图丙所示,则电源电动势和内阻分别为E=___________V,r=___________Ω。(结果保留两位有效数字)
4. (2026·浙江衢州·二模)某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内电阻。
实验室提供了下列器材:
A.多用电表(电压挡量程2.5V,内阻未知);
B.毫安表(量程,内阻为);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器;
F.电键和导线若干。
根据提供的器材,设计电路如图1所示。
(1)将毫安表与定值电阻并联改装成电流表如虚线框中所示,改装后的量程为___________A;
(2)为了精确测量,图中多用电表的右表笔应接到___________(选填“B”或“C”)处;
(3)闭合电键,多次调节滑动变阻器的滑片,记录多用电表的电压,和毫安表的示数,并作图线如图2所示,该干电池电动势___________V;内阻___________(以上结果均保留三位有效数字)。
(4)上述实验结束后,他又研究了热敏电阻的温度特性。电路如下图3和图4所示:
①闭合开关S,观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值随温度变化的规律时,将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻、两端测量其阻值,这时开关S应___________(填“断开”或“闭合”)。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻与温度的关系分别对应图4中曲线I和曲线Ⅱ
(5)设计电路时,为防止用电器发生故障引起电流异常增大,导致个别电子元件温度过高而损坏,可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大,起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻___________(填“”或“”)具有相同温度特性。
5. (2025·浙江嘉兴·一模)小尧同学在实验室练习使用多用电表。
(1)①她将选择开关调到欧姆挡,先用手指捏着红、黑表笔进行欧姆调零(如图甲),然后用手指压着表笔与待测电阻的引脚测量电阻(如图乙),这两步操作_________。
A.甲不合理 B.乙不合理 C.甲、乙都不合理 D.甲、乙都合理
②已知选择开关在“×10”位置,正确操作情况下指针如图丙所示,待测电阻______;
(2)她进一步用如图丁所示实验电路探究充电宝的电动势和内阻,并用两只数字多用电表分别作为电压表和电流表,图中电阻。
①闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到最_________端(选填“左”或“右”);
②图中“数字多用电表1”是_______表(选填“电流”或“电压”);
③在充电宝电量接近100%时,实验得到了与干电池相似的图像,如图戊所示。由图像可得该充电宝的电动势______,内阻_______(结果均保留三位有效数字)。
④研究发现充电宝在电量减少的过程中,电动势几乎不变,由此可以推测充电宝内用来储存电能的器件可能是_______;
A.电感线圈 B.电容器 C.电池组
⏳题型02 创新拓展实验
6. (2025·浙江宁波·一模)某实验小组为了测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示电路,其中毫安表量程为,内阻为,电压表量程为,内阻未知,滑动变阻器的最大阻值为。
(1)为将毫安表的量程扩大到,则电阻箱的阻值应调到________;
(2)为了减小系统误差,图甲中待接导线另一端应与__________(选填“”或“”)接线柱相连;
(3)某次测量时电压表指针位置如图乙所示,其读数为________V;
(4)将实验测得的数据在图丙中的-图像中描点可得电动势的测量值为_________V(结果保留三位有效数字)、内阻的测量值为________(结果保留两位有效数字)。
7. (2025·浙江台州·一模)物理兴趣小组准备测量一节干电池电动势和内阻,实验室备有以下实验器材:
电流表A(量程,内阻)
电压表V(量程,内阻约为)
滑动变阻器(,额定电流)
电阻箱
两只定值电阻
开关S一个;导线若干。
(1)由于电流表量程太小,需要将其改装成量程为。则定值电阻应选________(选填“”或“”)
(2)按图1正确连线后规范操作,记录电压表和电流表的示数为,并做出图像如图2所示,则该电源的电动势________V;内阻________(保留两位有效数字),测得的内阻比真实值________(选填“偏大”或“偏小”或“不变”)
8. (2025·浙江杭州·一模)某实验小组使用如图甲所示的多用电表进行了一系列实验。使用前,该多用电表的指针已经指在表盘左侧“0”刻度线处。
(1)将电表的选择开关旋至“”挡,然后将红黑表笔短接,通过调节图甲中的__________(选填“”或“”),让指针指在表盘右侧“”处。接着,用该表测量一个电阻的阻值,测量时指针位置如图乙所示,则该电阻的测量值为_____。随后又用此挡位去测量另一个电阻,发现指针偏转角度过大,为了较准确地进行测量,接下来的合理操作步骤是__________(请选择并按合理顺序填写序号)。
①将选择开关旋至“×1”挡
②将选择开关旋至“×100”挡
③将两表笔与被测电阻两端接触,读取示数
④将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0Ω处
(2)如图丙,电池、开关和灯泡接成串联电路,开关闭合后发现灯泡不亮。用上述多用电表检测电路故障时,将选择开关旋至直流电压挡,并将红、黑表笔分别与E、F接触,发现指针有明显偏转,则故障原因可能是__________。
A.开关接触不良
B.灯泡被短路
C.灯泡和底座接触不良
(3)为了测量多用中表“×1”挡内部电源的电动势与某毫安表的内电阻,该小组同学先从表盘上读出多用电表“”挡的内电阻为,再将待测毫安表、电阻箱和“”挡的多用电表串联在一起,通过调节电阻箱阻值,记录下多组毫安表、电阻箱的示数和,并作出相应的关系图线,如图丁所示。根据图像,可求得多用电表“”挡内部电源的电动势为_____V,待测毫安表的内阻为__________。(结果均保留2位有效数字)
9. (2026·浙江杭州·二模)某实验小组测量电源的电动势和内阻,可供使用的器材有:
电源(电动势约为3V;内阻较小,阻值未知)
电压表(量程,内阻约为)
电流表(量程,内阻约为)
定值电阻
滑动变阻器(最大阻值)
单刀双掷开关
开关
导线若干
该小组设计了如图甲的实验电路:
回答下列问题:
(1)正确连接电路,单刀双掷开关连接或,闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表示数和对应的电流表示数,分别描绘出如图乙所示的图线①和图线②,则图线②对应的是开关与________(选填“”、“”)端相连接,连接哪一端更合理?________(选填“”、“”);
(2)在(1)中选择合理的连接方式,由图线可求得电源电动势测量值________V,内阻测量值________Ω(结果均保留三位有效数字);
(3)由于电压表分流会引起测量误差,若电压表的内阻已知,正确描绘的图线的斜率为,则电源内阻的真实值________(用,,表示)。
10. (2026·浙江·二模)一实验小组用电压表和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r,实验电路如图1所示。连接电路后,闭合开关S,多次调节电阻箱的阻值R,记录电压表的读数U。
(1)为了得到线性图像,应作________图。
A. B. C. D.
(2)若实验小组作图,其中U为电阻箱两端的电压,为通过电阻箱的电流,得到如图2中的图线甲,则该电池的电动势____V,内阻____。(结果均保留三位有效数字)
(3)①实验小组又设计了图3的实验电路。其中电阻箱两端的电压IR用U来表示,通过电阻箱的电流I用来表示,由此,作出的图线为图2中的___(选填“甲”、“乙”或“丙”)。
②为消除电表内阻所带来的误差,结合图2中的两条正确图线得到电池电动势____V,内阻____。(结果均保留三位有效数字)
重难·创新演练
11. (25-26高二下·浙江温州·阶段检测)小明在实验室中准备测定某些电池的内阻。
(1)小明利用铜片、锌片与橙子制成水果电池,他采用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻,此操作(选填“可行”或“不可行”) __________。
(2)小明用多用电表粗测①中水果电池电动势约为1.2V,查资料发现水果电池内阻约为。为准确测定水果电池的内阻,实验室提供了以下仪器:①电流表A(,内阻为)、②电压表V(0~3V,内阻约)、③电阻箱()、④滑动变阻器(最大阻值)、⑤开关一个,导线若干。如图设计最为合理的电路图是 ______。
A. B. C. D.
(3)小明另设计了如图乙所示的电路图,用于测定电池B的内阻(电动势未知),已知电源A的电动势、内阻。S先与1接通,调节电阻箱,记下电流表的示数,保持电阻箱接入电阻不变;S再与2接通,记下电流表的示数。重复以上操作,得到多组和的值;并作出的,的图像如图丙所示,若图线的斜率为k,纵轴上的截距为b,则电池B的内阻________________(选用、、k、b表示)。若考虑电流表内阻的影响,测得电池B内阻的测量值 ________真实值。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
12. (2026·陕西宝鸡·二模)近年来新能源汽车得到了空前发展,使用新能源的车主发现新旧电池不能混用,更换电池时须整体更换。某学习小组为了探究新旧电池不能混用的原因,利用普通5号碱性电池做了如下模拟实验。实验器材如下:
新、旧5号碱性电池若干;
灵敏电流计G(量程0~2mA,内阻为5Ω);
电流表A(量程0~0.6A,内阻为2Ω);
滑动变阻器(最大阻值为20Ω);
电阻箱(最大阻值为9999Ω);
开关、导线若干。
(1)小王同学用上述器材分别测量5号碱性电池A、B的电源电动势和内阻(每次测量一节电池)。首先他把灵敏电流计和电阻箱串联改装成量程为0~3V的电压表,电阻箱的阻值应调至______Ω;
(2)电压表改装完成后,小王同学设计了如图甲所示的电路进行实验,利用实验数据作出了如图乙所示的U-I图像。由图乙可知,有可能是旧电池的是______(选填“A”或“B”),其电动势为______V,内阻为______Ω(结果保留两位有效数字)。
(3)小李同学对标有“2.0V,0.5W”的小灯泡描绘出了伏安特性曲线,如乙图中的C所示。若将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电,则该电池组的发热功率为______W(结果保留两位有效数字)。由此他们推测新旧电池不能混用的原因可能是混用后电池内阻消耗的功率太大。
13. (2026·浙江宁波·二模)(1)在“金属丝电阻率的测量”实验中,小明同学用米尺测出金属丝的长度,用螺旋测微器测量其直径如图所示,则直径________;经粗测金属丝的电阻约为,为了使测量更加准确,他用伏安法测量该金属丝的电阻,所用的电路如图甲所示,图中电压表的右端应与________(选填“”或“”)点连接;电路连接正确后,电压表和电流表的示数分别为和,该金属丝的电阻率________(结果用题中字母表示)。
(2)要精确测量电池的电动势和内阻,小组成员设计了如图乙所示的电路,为定值电阻,为滑动变阻器,两个直流电压表、均可视为理想电表。
①请根据图乙所示电路图,在图丙中用笔画线代替导线完成实物图连接______。
②实验中移动滑动变阻器的滑片,分别读出电压表和的多组数据、。利用测出的数据描绘出图像如图丁所示,图中直线的斜率为,截距为,可得电池的电动势________,内阻________。(用、、表示)
14. (2026·浙江·二模)某实验小组为测量一节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:两节干电池、电流传感器、阻值为32欧的定值电阻、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用电流传感器测得的电流I。回答下列问题:
(1)为了保护电流传感器,在调节电阻箱R的阻值时,应________(填“A”或“B”)。
A.将电阻箱的阻值从大到小调节 B.将电阻箱的阻值从小到大调节
(2)与E、r、R、的关系式为________。
(3)根据实验,作出如图(b)的图像,可得一节干电池的电动势________V,内阻________。(均保留三位有效数字)
(4)若考虑电流传感器自身的电阻大小,则本实验干电池电动势的测量结果________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
15. (2025·浙江·一模)在做“测量电池电动势和内阻”实验中
(1)某同学用图1所示的电路,在某次测量中,电压表示数如图2所示,则读数为______V;然后调节电阻,测得多组数据,用图像法求电动势和内阻,由于______(填“电压表”或“电流表”)的读数不是被测量量的真实值,电动势的测量值______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值;内阻的测量值______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(2)为了消除电表内阻产生的系统误差,该同学重新设计了测量电路如图3所示。其中电源是待测电源,是辅助电源。实验操作如下:
①先闭合、,再调节和,使得闭合时电流表示数不变,读出闭合后两表的示数和;
②重复步骤①,调节和,使得闭合时电流表示数不变(与步骤①的值不同),读出闭合后两表的示数和;
③用测量数据求出______,______。
16. (2025·浙江绍兴·一模)某实验小组利用电流表和电阻箱测量干电池的电动势和内阻。
(1)若采用图(a)所示电路图进行测量,将电流表的示数和电阻箱示数的乘积记作路端电压,在实验操作和数据处理都正确的情况下,________(选填“是”或“否”)存在系统误差,原因是________。
(2)实验小组将实验方案进行了改良。
①实验电路如图(b)所示,将补偿电源、滑动变阻器和灵敏电流计接入原电路,调节滑动变阻器,当灵敏电流计两端电势相等时,灵敏电流计示数为零,电流表的示数仍等于通过电阻箱的电流,为得到待测电源所在回路的路端电压,消除电流表内阻引起的误差,则灵敏电流计的另一端A应与________(选填“a”、“b”、“c”或“d”)点相连。
②正确连接实验仪器,调节滑动变阻器的阻值,使灵敏电流计示数为零,记录电阻箱读数和电流表读数。已知电流表接入电路的接线柱为0~0.6A,某次测量时指针位置如图(c)所示,则电流表读数________A。
③改变电阻箱阻值,重复以上操作,记录多组R、I读数,将数据输入电脑并自动生成如图(d)所示的图像和函数,根据函数表达式可知,电源内阻_______。(结果保留3位有效数字)
17. (2025·浙江·一模)某科技小组利用铜片、锌片和橙子制作了橙汁电池,他们用如图1所示的实验电路测量这种电池的电动势 E(约1V)和内阻r。
在如图2所示的玻璃容器中盛有橙汁,在橙汁中相隔一定距离插入铜片和锌片作为电池的正极和负极。电流表的内阻为 ,量程为0~300μA;电阻箱阻值的变化范围为0~9999Ω。
(1)请根据图1电路, 请在图2中完成实物图连线________。
(2)正确连接电路后,调节电阻箱R的阻值,测得相应的电流表读数I。某次实验中,电流表示数如图3 所示,所测电流大小为___________μA。
表1 电阻箱R 和电流表I的各组数据
R/kΩ
9
8
7
6
5
4
3
I/μA
92
102
115
131
152
180
220
U1/V
0.828
0.816
0.805
0.786
0.760
0.720
0.660
U2/V
0.837
0.826
0.817
0.799
0.775
0.738
0.682
(3)根据测得的R、I数据,结合题意可计算出电阻箱两端的电压U1、电阻箱和电流表两端的总电压 U2,各组数据如表1所示。
(4)请选择表1中的合适数据,请作出本实验的 U1-I图像或U2-I图像__________。
(5)根据图像得出该橙汁电池电动势为E=______V,内阻为r=_____kΩ。(计算结果均保留2位有效数字)
真题·实战演练
18. (2026·河南·高考真题)某实验小组探究电容器充放电特性并测量新能源电池的电动势,图1为设计的电路原理图。实验器材有:电池(电动势,内阻不计),定值电阻、(阻值均未知),电容器,电流传感器(内阻可忽略),电压传感器(内阻很大),数据采集分析系统,开关S,导线若干等。完成下列问题:
(1)根据图1所示原理图,完成图2中实物图的连线。
(2)使电流传感器和电压传感器正常工作,闭合S,给电容器充电,直至电压传感器示数稳定。然后断开S,电容器放电。图中A、B、C、D为电流传感器和电压传感器采集的电流-时间()和电压-时间()图像,属于充电过程的是__________(填写图像对应的标号)。
A. B.
C. D.
(3)经数据采集分析系统合成,得到电容器在充放电过程中的图像,如图3所示。设放电过程PQ段的斜率为,由图作直线可得__________(保留3位有效数字),其对应于__________的阻值(填“”或“”)。
(4)对充电过程MN段,设流经、的电流分别为和,则。电容器两端电压可表示为,其中斜率__________(用、表示),截距__________(用、、 表示)。由图3作直线求出和,得________V(保留3位有效数字)。
19. (2026·云南·高考真题)某同学购买的蓝牙耳机电池上标有“”字样,为了测量该电池电动势和实际容量,该同学进行了如下实验:
(1)测量电池的电动势,可供选择的器材如下:
待测电池E、电流表(,内阻较小)、电流表(,内阻较小)、电阻箱、开关S和导线若干。
完成下列填空:
①该电池允许的最大放电电流为,电流表应选_____________(填“”或“”);
②请根据上述器材设计实验电路,并在答题卡上指定位置补全电路图;___________
③按照②中正确电路图连接电路,闭合开关S,记录电流表示数I及电阻箱阻值;断开开关S,改变。重复以上步骤,得到和的关系如图(a)所示,由图可得电池电动势_____________V(结果保留2位有效数字)。
(2)该同学设计出测量电池容量的电路,如图(b)甲所示。完成下列填空:
①电路连接完毕,闭合开关S,每隔一段时间记录电压表、电流表的示数U和I,得到U和I随时间t变化的图像分别如图(b)乙、丙所示;
②由图(b)乙、丙可知,随着电池持续放电,输出电压和电流均持续减小。当时,电池输出电压为_____________V,随后电池输出电压和电流开始迅速衰减,电池无法正常工作。电池处于正常工作状态可以放出的总电量称为实际容量,由测量结果可估算出该电池的实际容量为_____________(以上结果均保留2位有效数字)。
20. (2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是___________(选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像___________,由此求得电动势___________V,内阻___________。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
21. (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。
22. (2025·海南·高考真题)某小组测量电动势和内阻,可供使用的器材有:
电源(电动势约为3V,内阻未知)
电压表(量程0~3V,内阻RV约为3kΩ)
电流表(量程0~0.6A,内阻RA约为1Ω)
定值电阻
滑动变阻器(最大阻值)
滑动变阻器(最大阻值)
开关S
导线若干
该小组设计了如图(a)的实验电路:
回答下列问题:
(1)为了测量精确,滑动变阻器应选择_____(选填“”或“”)。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表示数U和对应的电流表示数I如下表,根据表格的数据在图(b)的坐标纸上补完数据点,并绘制U-I图像_____。
1.00
1.30
1.70
2.00
2.50
0.38
0.32
0.24
0.18
0.08
(3)由U-I图像可求得电源电动势测量值_____V,内阻测量值_____Ω(结果均保留三位有效数字)。
(4)考虑电压表分流引起的误差,则 _____;(选填“大于”、 “小于”或“等于”);与真实值之间的关系式为_____(用,,,表示 )。
(2025·上海·高考真题)滑动变阻器是电路元件,它可以通过来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。滑动变阻器的电阻丝绕在绝缘瓷筒上,电阻丝外面涂有绝缘漆。
23. 电学实验中,进行“测量电源电动势和内阻”实验时,记录数据,当电流表示数时,电压表示数为;当电流表示数为,电压表示数;则此电源电动势为______V内阻为______。
24. 通过实验,某电阻两端的电压与通过它的电流关系如图所示,在实验过程中,电阻的横截面积和长度保持不变,依据图像分析:
(1)电阻阻值为R,其材料电阻率为,由图可知,随着电阻两端的电压增大,则( )
A.R增大,增大 B.R减小,减小
C.R增大,不变 D.R减小,不变
(2)当电阻两端电压为时,该电阻的功率为______W。
(3)根据图像,推测该实验电路为( )
A. B.
C. D.
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