【文档说明】(新高考)高考物理一轮复习课时练习第9章实验十三《测量电源的电动势和内阻》(含解析).doc，共(12)页，396.000 KB，由MTyang资料小铺上传

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实验十三测量电源的电动势和内阻1.实验原理闭合电路欧姆定律。2.实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。3.实验步骤(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按图1连接好电路。图1(2)把滑动变阻器的滑

片移到使阻值最大的一端。(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。1.用实验数据求E、r的处理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得U1＝E－I1rU2＝E－I2r，解得E

、r。(2)用作图法处理数据，如图2所示。图2①图线与纵轴交点为E。②图线与横轴交点为I短＝Er。③图线的斜率表示r＝|ΔUΔI|。2.注意事项(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0.5A，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。(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|ΔUΔI|确定。3.误差来源(1)偶然误差：用图像法求E和r时作图不准确。

(2)系统误差：电压表分流。(3)本实验中测量结果是：E测＜E真，r测＜r真。命题点一教材原型实验【例1】(2020·山东卷，14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”

的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5V，内阻小于1Ω)；电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表A(量程0.6A，内阻约1Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)；定值电阻R1(阻值2Ω)；定值电阻R2(阻值5Ω)；开关一个，导线若干。(1

)该小组按照图3甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图3乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原

因是________。(单选，填正确答案标号)A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表内阻较小图3(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567I/A0.080.140.200.26

0.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52请根据实验数据，回答以下问题：①图丙上已标出后3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。②根据实验数据可知，所选的定值电阻为_______

___(填“R1”或“R2”)。③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁中的实物图连接成完整电路。答案(1)B(2)①如图所示②R1③如图所示解析(1)路端电压U＝ER＋rR＝E1＋rR，若电源内阻远小于外电路总电阻，则电

压表示数总是接近电源的电动势，变化范围小，故B项正确。(2)①在坐标纸上根据前4组数据描出对应的坐标点并画出U－I图像，见答案图所示。②由画出的U－I图线知等效电源内阻r′＝1.550.60Ω≈2.58Ω，表示干电池

内阻与定值电阻之和，因此选的定值电阻一定小于2.58Ω，故所选电阻应为R1。③连接实物图时，从电源正极出发，依次连接各器材，电压表并联在滑动变阻器和电流表两端，注意电流从正接线柱流入，负接线柱流出。【变式1】[2020·天津卷9(2)]某实验小组选用以下器材测定电

池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。电压表(量程0～3V，内阻约为3kΩ)电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)待测电池组(电动势约为3V，内阻约为1Ω)开关、导线若干①该小组连接的实物电路如图4甲所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接

不当，这条导线对应的编号是________。甲②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________端(填“a”或者“b”)。③实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组

负极和开关之间串联一个阻值为5Ω的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图象，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________Ω(结果均保留2位有效数字)。乙图4答案①5②a③2

.90.80解析①应用伏安法测电源电动势和内阻，电压表应测量电源两端的电压，故导线5接滑动变阻器的一端应改接到电源的正极。②滑动变阻器起保护电路的作用，因此闭合开关前，应将其接入电路的电阻调为最大值，故

滑片P应置于a端。③在电池组负极和开关间串联一个阻值为5Ω的电阻，由闭合电路欧姆定律有U＝E－I(r＋R)，所以U－I图线的纵截距表示电源电动势，E＝2.9V，图线斜率的绝对值表示电源内阻与定值电阻串联的总电阻，所以电源内阻

为r＝2.900.50－5Ω＝0.80Ω。【变式2】(2021·1月河北学业水平选择性考试模拟演练，12)在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路：电压表V1(量程3V，内阻约6kΩ)电压表V2(量程1V，内阻约6kΩ)电流表A1(量程0.6A，内阻约0.1Ω)电

流表A2(量程2mA，内阻约1Ω)滑动变阻器R1(最大阻值3kΩ)滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)定值电阻R3(阻值1Ω)开关，导线若干(1)甲同学想要测量马铃薯电池的电动势(约1.0V)和内阻(约50

0Ω)。选用合适器材后，应选择最优电路________(填写参考电路对应的字母)进行测量。(2)乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用合适器材后，应选择最优电路________(填写参考电路对应的字母)进行测量。(3)乙同学将测得的数据在坐

标纸上描点如图。请画出U－I图象，并求出电动势E为________V，内阻r为________Ω(小数点后保留两位)。图5答案(1)A(2)C(3)1.490.11解析(1)因为电池的内阻较大，所以应该电流表分压不显著，

定值电阻为1欧姆，对电路起不到保护作用，故没必要使用，故应采用A电路；电压表选V2，电流表选A2，滑动变阻器选R1。(2)新干电池内阻较小，电流表分压作用明显，所以应外接，又因为干电池电动势为1.5V，为了保护电路，应使用定值R3，故电路应选用C；电压表选V1，电流表选A1，滑动变

阻器选R2。(3)将描点进行连线，根据U＝E－I(R3＋r)，得电池的电动势为E＝1.49V，内阻r＝|ΔUΔI|－R3＝0.490.44Ω－1Ω＝0.11Ω。命题点二实验拓展创新【例2】(2020·山东日照市4月模拟)某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内

阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精度，需要测量电压表的内阻。实验室中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块表，设计了如图6甲所示的实验电路，既能实现对该电压表内阻的测量，又能

利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量。该同学用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4V、内阻约50Ω)，双向电压表(量程为2V、内阻约为2kΩ)，电阻箱(0～9999Ω)，滑动变阻器(0～200Ω)，一个单刀双掷开关及若干导线。

(1)该同学按如图6甲所示电路图连线后，首先测量了电压表的内阻。请完善测量电压表内阻的实验步骤：图6①将R1的滑动触片滑至最左端，将开关S拨向1位置，将电阻箱阻值调为0；②调节R1的滑动触片，使电压表示

数达到满偏U；③保持R1不变，调节R2，使电压表的示数达到U3，读出电阻箱的阻值，记为R0，则电压表的内阻RV＝________。(2)若测得电压表内阻为2kΩ，可分析此测量值应______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。(3)接下来测量电源的电动势和内阻，实验步

骤如下：①将开关S拨至________(填“1”或“2”)位置，将R1的滑片移到最________端，不再移动；②调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一合适值，记录电压表的示数和电阻箱的阻值；③重复第二步，记录多组电压表的示数和

对应的电阻箱的阻值。(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R，作出1U－1R图像，如图乙所示，其中纵轴截距为b，斜率为k，则电动势的表达式为________________，内阻的表达式为_______

_________。答案(1)12R0(2)大于(3)2左1bkb解析(1)滑动变阻器接入电路的阻值不变，电压表与电阻箱两端电压不变，电压表示数变为满偏电压13U时，则电阻箱分压23U，电阻箱接入电路的阻值等于电压表内阻的2倍，则

电压表内阻RV＝12R0。(2)调节电阻箱阻值使电压表示数变为满偏电压的13时，电路总电阻变大，电路总电流变小，滑动变阻器与电源内阻分压变小，电阻箱与电压表两端总电压变大，当电压表示数变为满偏电压的13时，电阻箱两端电压大于电压表满偏电压的23，实际上电

压表内阻小于12R0，则电压表内阻的测量值偏大。(3)①测电源电动势与内阻，应将开关S拨至2位置，将R1的滑动触片移到最左端，不再移动。④由图2电路图可知，在闭合电路中，电源电动势E＝U＋Ir＝U＋URr则1U＝1E＋rE·1R由图示图像可知，图像截距b＝1E图像斜率k＝rE则

电源电动势E＝1b电源内阻r＝kb。【变式3】(2020·山东济宁市期末质量检测)现用下列器材测量电源的电动势和内阻：待测电源E(电动势约为4V)；电流表A(量程为0～0.6A，内阻不计)；电阻箱R(最大阻值为99.9Ω)；开关S；导线若干。(1)根据所给实验器材，画出实

验原理图。(2)根据实验原理，进行如下操作：调节电阻箱R的阻值，记录多组电流表的读数I和电阻箱的对应读数R，以1I为纵坐标，R为横坐标，根据测量数据作出的1I－R图像如图7所示，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。图7(3)若考虑到实际

电表有内阻，关于该实验的误差分析，下列说法正确的是________。A.电源内阻的测量值偏大B.电源内阻的测量值偏小C.电源电动势的测量值偏大D.电源电动势的测量值偏小答案(1)见解析(2)44(3)A解析(1)由给出的仪器可知，实验中只给出了电流表和电阻箱

，所以应采用电流表与电阻箱串联的方式进行测量；如图所示。(2)根据闭合电路欧姆定律可知I＝ER＋r变形可得1I＝1ER＋rE则由图可知1E＝5－116＝14rE＝1联立解得E＝4V，r＝4Ω。(3)由等效电路可知，电源电动势的测量值等于电源没有接入电路时电源两端的电压，所以电动势的测量值

与真实值相等，内阻的测量值为电源内阻与电流表的串联值，所以偏大，故A正确。【变式4】(2020·安徽蚌埠市第二次质检)某物理兴趣小组想测定一种特殊电池的电动势E和内电阻r。甲(1)某成员用多用电表的直流电压“2.

5V”挡进行测量，结果指针偏转如图8甲所示，则该电池的电动势约为______V。(2)估测后，该小组成员经过充分讨论后，利用下列器材进行实验：A.毫安表A1(量程0～0.2mA，内阻r1＝1.0Ω)B.毫安表A2(量程0～200mA，内阻r2约为0.003Ω)C.滑动变阻器R(0～15

Ω)D.定值电阻R0＝2.0ΩE.定值电阻R1＝9999.0ΩF.开关一个，导线若干①为了使测量尽可能精确，请将虚线方框内的实验电路图补充完整；图8②实验时，A1的示数为I1，A2的示数为I2，根据实验数据绘出I1－I2的图像如图丙所示，则该电池的电动

势为__________V，内阻为r＝__________Ω。(结果均保留3位有效数字)。答案(1)1.55(2)①见解析图②1.602.00解析(1)如图甲，选0～250V表盘，则读数为2.5×155250

V＝1.55V。(2)①因题中未给电压表，故需把毫安表改装，则用毫安表A1与定值电阻R1串联，且滑动变阻器串联接入电路，定值电阻R0保护电路，故电路图为②因I1≪I2，由闭合电路的欧姆定律可得E＝I110

00()R1＋r1＋I21000()r＋R0化简得I1＝－I210000()r＋2＋E10结合图像可知，E10＝0.16，则E＝1.60Vr＋210000＝0.16－0.06250，则r＝2.00Ω。