2026届高考物理冲刺复习：实验+测量电源的电动势和内阻

2026届高考物理冲刺复习实验测量电源的电动势和内阻强基础固本增分研考点精准突破目录索引

强基础固本增分一、实验目的1.测量电源的电动势和内阻。2.加深对闭合电路欧姆定律的理解。二、实验思路如图甲或图乙所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组U、I值,利用闭合电路欧姆定律求E、r值。三、实验器材电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔和刻度尺。四、进行实验1.按实验电路图连接电路。2.把滑动变阻器的滑片移动到接入电路阻值最大的一端。3.闭合开关,调节滑动变阻器,记录几组I、U值,填入表格中。4.断开开关,拆除电路,整理好器材。五、数据处理方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小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E;(2)图线斜率的绝对值表示六、误差分析1.由于读数不准和电表线性不良引起误差。2.用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。3.实验时通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化。4.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。5.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。七、注意事项1.为了使电源的路端电压变化明显,应选内阻大些的电源(选用已使用过一段时间的干电池)。2.在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立即断开电源,以免干电池的E和r明显变化。3.要测出多组(I,U)数据,且变化范围要大些。4.画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线与横轴交点的横坐标值不再是短路电流,而图线与纵轴交点的纵坐标值仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻。研考点精准突破考点一教材原型实验考向一

实验原理和实验操作典题1在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路进行测量。已知R0=2Ω。(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整。甲乙见解析图(2)实验操作步骤如下:①将滑动变阻器滑到最左端位置;②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U1和I1的值,断开开关S0;③将滑动变阻器滑到最左端位置;④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U2和I2的值,断开开关S0;⑤分别作出两种情况所对应的U1-I1图像和U2-I2图像。(3)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据,电压表指针如图丙所示,此时U1=

V。

丙1.30(4)根据测得数据,作出U1-I1图像和U2-I2图像如图丁所示,根据两图像求得电源电动势E=

,内阻r=

。(结果均保留两位小数)

丁

1.80V2.50Ω(5)由图丁可知

(选填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近真实值。

(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择

(选填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。

接法Ⅱ接法Ⅱ解析

(1)根据图甲所示的电路图,实物连接如图所示。

(3)量程为0~3

V的电压表分度值为0.1

V,需要估读到分度值的下一位,由图丙可知电压表读数为U1=1.30

V。(4)当单刀双掷开关接1时,电流表示数为零时,电压表测量准确,故电动势为U1-I1的纵轴截距,则有E=1.80

V,当单刀双掷开关接2时,电压表示数为零时,电流表测量准确,由U2-I2图像可知此时电路电流为0.40

A,根据闭合电路(6)由电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压,接法Ⅱ的误差来源是电压表的分流,由于电源内阻较小,远小于电压表内阻,结合(5)问分析可知,若只能选择一种接法,应选择接法Ⅱ测量更合适。考向二

数据处理和误差分析典题2

实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路,由测得的实验数据绘制成的U-I图像如图2所示。(1)图1的电路图为下图中的

(选填“A”或“B”)。

AB(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2得到该电池的电动势E=

V,内阻r=

Ω。

B4.51.8(3)实验后进行反思,发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响,对测得的实验数据进行修正,在图2中重新绘制U-I图线,与原图线比较,新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将

,与纵坐标轴交点的数值将

。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

不变

变大解析

(1)通过观察实物图可知电压表接在电源两端,故电路图为B。(2)根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,有U=-Ir+E,则U-I图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E,斜率是电池的内阻r,根据图像可知,纵轴截距为4.5

V,横轴截距为2.5

A,结合上述分析可知电池电动势E=4.5

V;内阻r=

Ω=1.8

Ω。(3)分析测量电路可知系统误差的来源是电压表的分流作用,使得电流表的示数小于流过电池的电流,考虑电压表内阻RV的影响,流过电压表的电流为

,I>I测,因电压表内阻RV不变,随着电压U测值减小,电压表电流IV减小,当电压U测值趋于0时,I趋于I测,在图2中重新绘制的U-I图线如图所示,故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变,与纵坐标轴交点的数值将变大。典题3

某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电源电动势及未知电阻R0的实验。实验器材:电池E(电动势约3V,内阻很小);电压表V(量程0~3V,内阻为1000Ω);定值电阻R0(阻值未知);电阻箱R(最大阻值为9999Ω);开关S,导线若干。该同学设计的测量电路如图所示。(1)先断开开关S1,连接好电路。闭合开关S1,断开开关S2,此时电压表的示数为1.96V;把电阻箱阻值调为1000Ω,闭合开关S2,电压表示数为1.47V。若不考虑电池内阻,电池的电动势为

V,定值电阻R0的阻值为

Ω。

(2)若考虑电池的内阻,则电池电动势的测量值

真实值,定值电阻R0的测量值

真实值。(均选填“大于”“小于”或“等于”)

2.94

500等于

大于解得E=2.94

V,R0+r=500

Ω可知电池电动势的测量值等于真实值,定值电阻R0的测量值大于真实值。考点二实验的改进与创新考向一

实验器材的创新

创新点点睛1.仪器的使用创新、装置的改造、实验器材的创新考查(1)与原型实验对比:根据题意找出题中实验在教材中的实验原型或原理,如电压表换成电压传感器等(2)根据题中所提供的实验器材与原型中的器材比较,用改装的方法完成实验(3)在测量电表的内阻时,要把电表当作能读数的电阻,充分利用待测电表自身的测量功能,即电流表可测定通过自身的电流,电压表可测定自身两端的电压,不需要其他的电表来测量创新点点睛2.数据的灵活处理应用图像处理数据——细心推导找关系,数形转换是关键。在实验中,数据处理的常用方法有公式法、列表法、图像法、逐差法等,电学实验最常考的是图像法3.实验原理的创新——电路的设计此类题应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为根本依据,从题目给出的电路原理图入手分析,再结合已有的电学知识(如串并联关系、闭合电路欧姆定律等)和实验方法进行推理,找到突破方向典题4

某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,所用器材如下:电压表(量程0~3V,内阻很大);电流表(量程0~0.6A);电阻箱(阻值0~999.9Ω);干电池一节、开关一个和导线若干。(1)根据图甲,完成图乙中的实物图连线。

甲乙见解析图(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图丙所示,则干电池的电动势为

V(保留3位有效数字)、内阻为

Ω(保留2位有效数字)。

丙1.580.64(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出-R图像,如图丁所示。利用图丁中图像的纵轴截距,结合第(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为

Ω(保留2位有效数字)。

(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值

(选填“偏大”或“偏小”)。

丁2.5偏小解析

(1)实物连线如图所示。

(2)由电路结合闭合电路的欧姆定律可得U=E-Ir由题图丙可知E=1.58

V(3)根据E=I(R+RA+r)解得RA=2.5

Ω。(4)由于电压表内阻不是无穷大,则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值,即实验中测得的电池内阻偏小。考向二

实验方法的改进典题5

某科技活动小组利用铜片、锌片和柑橘汁制作了果汁电池,他们采取如图甲所示的实验方案测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响。(1)为避免电压表分流作用对测量结果的影响,在图甲中将实物电路连接完整。甲见解析图(2)调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式U=E-Ir,利用测量数据作出U-I图像,可得出E和r。(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距,得到果汁电池的U-I图像分别如图乙中a、b、c、d所示,则在该实验中,曲线a对应的电源电动势E=

V,内阻r=

Ω。(结果均保留3位有效数字)

(4)根据图乙总结出实验结论,即当减小铜片与锌片的间距时,这种电池的电动势E将

,内阻r将

。(均选填“增大”“不变”或“减小”)

乙0