2025届高中物理三轮冲刺练习：电学实验（二）测电源电动势和内阻为核心的电学实验习题

微专题23电学实验（二）测电源电动势和内阻为核心的电学实验

一、电源电动势和内阻的测量

1.伏安法

方案一方案二

11

)1---®1

电路图——©--------------

——E1',^rS----1

误差来源电压表的分流电流表的分压

真实值和测量值的关

/真=/测/

U真=U测+77?A

系

\U!NUN

pc

图像

oI/AO//A

E测＜£真，/测〈尸真E测=石真,尸测〉尸真

误差分析

&测吟）

&测=F+7?A）

2.伏阻法和安阻法

图像

0ROR

E测＜£真

误差分析，r测真（/测—Rv+）E测=£真，r9i>r真&测=F+RA)

二、电阻表原理（多用电表测电阻原理）

1.工作原理

闭合电路欧姆定律：7=-—^—,得&吟（Rg+R+力,&与I---对应，但不是线性关系。

2.电流方向为从红表笔流进电阻表，从黑表笔流出电阻表，即“红进黑出”。

3.黑表笔接二极管的正极时，对二极管加的是正向电压，电阻较小，多用电表指针偏角较大。

三、传感器的使用

1.常见的传感器

光电传感器、温度传感器、力电传感器、电容式传感器等。

2.光敏电阻与热敏电阻

（1）光敏电阻：随着光照强度的增大，光敏电阻的阻值变小。

（2）金属热电阻：电阻随温度的升高而增大。

（3）热敏电阻：

①正温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而增大。

②负温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而减小。

□高频考点练

1.（2024・甘肃卷・12）精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压表

（量程1.5V,内阻约为1.5kQ）、电流表（量程0.6A）、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某

小组开展了以下实验。

电池

（1）（4分）考虑电流表内阻影响

①用图甲所示电路测量电流表的内阻。从图乙电压表和电流表读数可得电流表内阻RA=

Q（保留2位有效数字）。

②用图丙所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内

阻分别用U、I、r和RA表示。则干电池电动势£=。+（用/、“口RA表示）。

③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图丁所示的U-/图像。则待测干电池电动势£=

V（保留3位有效数字）、内阻片Q（保留1位小数）。

（2）（2分）考虑电压表内阻影响

该小组也尝试用图戊所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是

（单选，填正确答案标号）。

电池

戊

A.电路设计会损坏仪器

B.滑动变阻器接法错误

C.电压太大无法读数

D.电流太小无法读数

2.（2024・北京卷•"）某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池，并用数字电压表（可视为理

想电压表）和电阻箱测量水果电池的电动势£和内阻片实验电路如图甲所示。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,绘出图像，如图乙所示，可得：该电池

的电动势后=V,内阻片kQ。（结果保留两位有效数字）

甲乙

3.（2024・辽宁大连市三模）为了测定电流表的内阻和电源的电动势、内阻，实验室提供了如下器材：

两个电阻箱小、及、待测电流表A（内阻未知）、标准电流表Ai、开关若干、待测电源、导线若干。

（1）（4分）现实验小组成员先测量电流表内阻，实验电路如图甲所示，有关实验操作如下：

①将电阻箱总的电阻适当调大，单刀双掷开关S接2。S2断开，闭合开关Si。

②调节电阻箱Ri使电流表A满偏，记下电流表Ai的示数Io。

③保持其他开关不变，再闭合开关S2。调节电阻箱（选填“小”“史”或“小和&”），

使电流表Ai的示数为To,且电流表A的读数为满刻度的三分之一，读出此时&=2.0Q,由此可得

电流表的内阻RA的测量值为Qo

（2）（4分）测定电流表内阻后，将单刀双掷开关S接1,保持电阻箱后的电阻不变，且S2始终闭合。

调节电阻箱小，并记录电阻箱小的阻值和电流表A的示数/。作出三尺图像如图乙所示，则电源

的电动势为V,内阻为。（结果均保留两位有效数字）。

4.（2024•黑吉辽・11）某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、

定值电阻（阻值为心）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理

图。

⑴（2分）实验步骤如下：

①将电阻丝拉直固定，按照图（a）连接电路，金属夹置于电阻丝的（填或）端;

②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数。，断开开关S,记录金属夹与8端

的距离心

（c）

③多次重复步骤②，根据记录的若干组。、L的值，作出图（c）中图线I；

④按照图（b）将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组。、L的值，作出图（C）

中图线no

（2）（3分）由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势E=。

（3）（3分）由图线求得I、II的斜率分别为左1、k2,若答〃，则待测电池的内阻片（用/

和R）表示）。

5.（2024•河北卷・12）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器,

以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表

（0〜20V）、数字电流表（0〜20mA）、滑动变阻器R（最大阻值50Q,1.5A）、白炽灯、可调电阻

R（0〜50k。）、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。

（1）（2分）判断发光二极管的极性使用多用电表的“xlOk”欧姆挡测量二极管的电阻。如图甲所示,

当黑表笔与接线端拉接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中。位置（见图乙）;

对调红、黑表笔后指针位于表盘中6位置（见图乙），由此判断/端为二极管的（填

“正极”或“负极”）。

（2）（5分）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性

①采用图丙中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从

0开始。导线Li、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的、、

接线柱（以上三空选填接线柱标号3"B""C"或"D"）。

②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线I、n和ni对应光敏电阻受到

的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而（填“增

大”或“减小”）。

（3）（3分）组装光强报警器电路并测试其功能，图戊为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当6、e

间电压达到一定程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中

发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作,

应________（填“增大”或“减小”）可调电阻用的阻值，直至发光二极管发光。

何补偿强化练

1.（2024•湖北省重点高中智学联盟三模）某同学利用如图甲所示的电路来测量电源的电动势和内阻,

已知定值电阻R）=L5Q。

（1）（1分）将滑动变阻器R上的滑片移到最（选填“左”或“右”）端；

（2）单刀双掷开关Si与1闭合，闭合开关So,调节滑动变阻器R,记录若干组电压表和电流表的读

数；

（3）断开开关So,重复步骤（1）的操作；

（4）单刀双掷开关Si与2闭合，闭合开关So,调节滑动变阻器R,记录若干组电压表和电流表的读

数；

（5）（2分）分别作出两种情况下U-/图像（如图乙所示），当开关Si与1闭合时作出的图线是

（填“N”或“8”）；当开关Si与2闭合时，利用对应的图线所得电源电动势测量值__________（填

“大于”“小于”或“等于"）真实值；

（6）（2分）为了消除系统误差，综合上述步骤和图像信息可知：待测电源的电动势£=V,其

内阻大小r=Q（结果均保留两位小数）。

2.（2024•湖北省鄂东南省级示范联盟一模）某同学用一节干电池，将微安表（量程为0700pA）改装

成倍率分别为“xlO”和“xlOO”的双倍率电阻表。

（1）（2分）设计图甲所示电路测量微安表内阻。先断开S2,闭合Si,调节凡的阻值，使表头满偏；

再保持Ri的阻值不变，闭合S2,调节&,当&的阻值为135Q时微安表的示数为60pA。忽略S2

闭合后电路中总电阻的变化，经计算得微安表内阻RA=Q;

（2）（4分）设计双倍率电阻表电路如图乙所示，当开关S拨到（填“1”或“2”）时倍率为

“xlO”，当倍率为“x10”时将两表笔短接，调节变阻器使表头满偏，此时通过变阻器的电流为

10mA,则Ra+Rb=Q；

⑶（2分）用该电阻表测电压表内阻时，先将电阻表调至“xlOO”倍率，欧姆调零后再将黑表笔接电

压表的（选填“+”或）接线柱，红表笔接另一接线柱测电压表内阻。

3.（2024•甘肃酒泉市三模）因电动汽车充电比燃烧汽油更便宜，故电动汽车更受到市场的欢迎。某

兴趣小组为了测量某电动汽车上安装的电池的电动势£（300〜400V）和内阻〜10Q）,利用实验室

现有器材进行了如下实验。

（1）（2分）实验室只有一个量程为100V,内阻为Rv=5kQ的电压表，现把此电压表改装成量程为

400V的电压表，需（填“串联”或“并联”）一个阻值为R）=kQ的电阻，然

后再测量电池的电动势和内阻。

（2）（4分）该兴趣小组将电阻箱R和改装后的电压表（电压表的表盘没有改变，示数记为⑺连接成如

图甲所示的电路，来测量该电池的电动势和内阻，根据电阻箱接入电路的阻值R和电压表的示数

。作出图像，如图乙所示，则该电池的电动势£=__________V,内阻片___________Q。

KU

⑶（4分）由实验可知，电池电动势的测量值__________（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。

答案精析

高频考点练

1.(1)1.0/(F+RA)1.401.0

(2)D

解析(1)由题图乙可知，电压表读数为U=0.60V

电流表读数为7=0.58A

根据欧姆定律可得电流表内阻为

U0.60—1cc

QH1.0Q

1U.5o

由闭合电路欧姆定律可知，干电池电动势E=U+I(r+R^

变形为U=-(r+R\)I+E

结合图像可知，纵轴截距即为电动势£=L40V

斜率的绝对值为T+RA

_1.40—1.00„z-

所以电源内阻为『1.0Q

(2)由于电压表内阻很大，将电压表串联接在电路中，电路中电流太小，导致电流表无法读数，无

法完成实验。故选D。

2.1.03.3

解析由闭合电路欧姆定律得

E=U+/

解得U=%E

K

结合题图乙可得

10—04

£=L°v，f

=3.3kQ

3.(1)品和&4.0(2)6.02.7

解析⑴闭合开关S2后，使电流表Ai的示数为/o,且电流表A的读数为满刻度的三分之一，则

电流表A两端电压变小，电源内电压和电流表Ai两端电压不变，所以吊两端电压变大，其电阻

也要变大，故应调节员和是。

电流表A与电阻箱后并联，电压相同，A的电流为，，总电流为/o,所以电阻箱治的电流为|/o,

所以RA=2R2=4.0Q

(2)根据闭合电路欧姆定律

£=3+RI)+〃?A

即E=3/(r+Ri)+4.0Qx/

整理1—3.।3r+4.0C

IEE

结合题图乙斜率和纵截距可知

Sv-1,3『+4.onA-1

E2E

解得£=6.0V,K2.7Q。

4.(1)/(2)1(3)黑

解析(D为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由题图可知，应该置于

AjX师LLI。

⑵对于电路图(a),根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir

设电阻丝的电阻率为p,横截面积为S,结合欧姆定律和电阻定律有

W，R=^

联立可得U=E与

PL

整理可得^^14

UEEpL

对于电路图(b),根据闭合电路欧姆定律有U=E-gRo)

结合欧姆定律和电阻定律有V

联立后整理得

1_1S(r+/?0)1

UEEpL

可知图线的纵轴截距吟

解得

⑶由题意可知H

上2一S(r+R。)

Ep

又存”

联立解得

71—1

5.(1)负极(2)AA。(或。

减小⑶增大

解析⑴根据欧姆表结构，使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极，故当黑表笔接/端时电阻无穷

大，说明/端为二极管的负极。

(2)电压表、电流表读数从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法，故Li、Lz接滑动变阻器/接

线柱，L3必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C或。。

由图像可知，随光照强度增加，图像斜率增大，所以电阻减小。

(3)三极管未导通时，RG与凡串联。随着光强增强，&电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R

分压小，故需要增大

补偿强化练

1.(1)右(5)A小于(6)1.501.09

解析⑴为了保护电路，在闭合开关前，将滑动变阻器调到最大值，即调到最右端。

(5)当开关Si与1闭合时，路端电压与电流的关系为Ui=£-/i(什RO+RA)

画出U-/图像，当电流表的示数为0时，可知测得的电动势是准确的，而斜率绝对值等于电源内

阻与定值电阻和电流表内阻之和，可以先将定值电阻与电源内阻作为整体，最后再将定值电阻减

去就可以求出电源内阻，由于电流表内阻的影响，使得内阻测量值偏大，即图像纵轴截距表示电

动势是准确的，而斜率绝对值表示电源内阻则偏大；当开关Si与2闭合时，路端电压与电流的关

系为02=E-(/2+/v)(r+Ro)

画出图像，实验主要误差就是电压表的分流作用，当电流表的示数为0时，测得的电动势

Ejj=E-/v(r+Ro)

则测得的电动势偏小，不过当电压表示数为0时，流过电压表的电流也为0,系统误差消失，因此

短路