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1、考点43实验十 测定电源的电动势和内阻1. 3年真题考点分布题型实验题高考考点1 .测电源电动势和内阻的原理、器材和实验电路的考察；2 .测电源电动势实验数据和误差分析的考察；3 .利用安阻法、伏阻法测电源电动势和内阻；新高考2023浙江卷18题、湖北卷12题2022天津卷10题、福建卷12题、湖北卷12题2021天津卷10题、全国乙卷23题、湖南卷12题、浙江卷18题、2.命题规律及备考策略【命题规律】近3年新高考卷对于本实验考查共计9次，主要考查：1 .测电源电动势和内阻的原理、器材和实验电路的考察；2 .测电源电动势实验数据和误差分析的考察；3 .利用安阻法、伏阻法测电源电动势和内阻；【
2、备考策略】根据实验原理，构造线性函数，利用函数的斜率和截距求解电源电动势和内阻；掌握利用安阻 法和伏阻法测电源电动势和内阻的方法；掌握测电源电动势和内阻实验原理、器材、实验电路、 实验数据和误差分析的方法；【命题预测】本实验是必考的电学实验的中的热门实验，不分省份连续两年均出现在高考题中，因此已考过 的省份也不能抱有侥幸心理，近三年时间未出现在考题中的省份，需要引起足够的重视。考法1基本实验要求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、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3 .基本操作电流表用 A的量程，电压表用3 V的量程，按图1连接好电路.把滑动变阻器的滑片移到使阻值最
3、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(几).用同样的方法再测量几组/、值，填入表格中.(4)断开开关，拆除电路，整理好器材.【典例1】(2023湖北统考高考真题)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示池的电动势和内阻，小红再找来一个电阻箱、开关和导线若干，并选择了多用电表的直流电流挡，便开始着手连线测量。试在图乙方框中画出测量水果电池电动势和内阻的电路图 O（2）小红不断改变电阻箱的阻值，得到多组电阻箱阻值R和电流表的读数/,通过数据处理，得到如图丙 所示的图像。（图像中数据均取国际制单位）由于作图时漏写了横纵坐标表示的物理意义，但记得均
4、在以 下六个之中：/,凡 广,R, R2,请推理得出该水果电池的电动势为 V （结果保留两位小数），内阻为 Qo（3）利用这种方法测得的电动势E网和内阻力真实值4和%相比用则 E其，r测_曜。（均填大于“等于或小于）【真题感知】1. （2022 天津高考真题）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-/图像如图2所示。（1）图1的电路图为下图中的 o （选填A或B）（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 =V,内阻 =Q o（3）实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差
5、。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-/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 o （两空均选填变大变小或不变）2. （2022 福建高考真题）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实验电路 进行测量。已知4 =2。（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o（2）实验操作步骤如下：将滑动变阻器滑到最左端位置接法机 单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S。，调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值
6、， 断开开关S。将滑动变阻器滑到最左端位置接法机 单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S。，调节滑动变阻器凡 记录下若干组数据。2-乙的值， 断开开关S。分别作出两种情况所对应的G - A和4 - 4图像（3）单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，电压表指针如图丙所示，此时=Vo（4）根据测得数据，作出人和七一4图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势e=，内 阻=。（结果均保留两位小数）（5）由图丁可知 （填接法团或接法团）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 （填接法团或接法团）测量更合适。3. （2022 湖北统考高考真题）某探究小组学习了多用电表的工作原理
7、和使用方法后，为测量一种新 型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径示数如图甲所示，其读数为mm。再用游标卡 尺测得其长度L。（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Q,定 值电阻Ro的阻值为20.00,电阻箱R的最大阻值为999.9Q。首先将S2置于位置1,闭合Si,多次改变电 阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数/,实验数据见下表。R/Q 1/K - /A-1根据表中数据，在图丙中绘制出;-R图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400A。根据图丙中 的图像可得4=Q （
8、结果保留2位有效数字）。最后可由表达式夕=得到该材料的电阻率（用。、 L、&表示）。（3）该小组根据图乙的电路和图丙的;-R图像，还可以求得电源电动势石=V,内阻 =Oo （结果均保留2位有效数字）（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的 电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会（选填偏大、偏小或不变）。电路，所用器材如下：电压表（量程。3V,内阻很大）；电流表（量程。0.6A）；电阻箱（阻值。999.90）；干电池一节、开关一个和导线若干。（1）根据图（a）,完成图（b）中的实物图连线 o（2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐
9、次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数/和电压表示数U。根据记录数据作出的U-/图像如图（c）所示，则干电池的电动势为 V （保留3位有效数字）、内阻为。（保留2位有效数字）。（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出:-R图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 Q （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 （填偏大或偏小）。1 .电表读数时，先看量程，在确定精度值，最后读数;2 .对伏安法测电阻，外接法由于电压表分流产生系统误差，内接法由于电压表分压产生系统误差【变式】（2024
10、 广东东莞校联考模拟预测）某研究性学习小组想测定一电池的电动势E （约为1.5V）和内阻r （约为0.5。），要求测量结果尽量准确，实验室提供的器材如下：A.电流表（量程为0.6A,内阻为0.2Q）；B.电压表（量程为1.5V,内阻约为1.5KQ）；C.滑动变阻器（最大阻值500Q,额定电流为1A）；D.滑动变阻器（最大阻值为20Q,额定电流为2A）；E.开关、导线若干。（1）为了方便和更准确地完成实验，滑动变阻器应选择 O （填仪器前的字母序号）（2）实验中的电路图应选用下图中的 （填甲或乙）。（3）选择合适的实验仪器和电路图进行实验，得到一条实验数据拟合线如图丙所示，则该电池的电动势 为石
11、（）V （保留3位有效数字），内阻为广（）Q （保留2位有效数字）。考法2数据处理及规律方法1 .实验数据求民T的处理方法（1）列方程求解：由“得，解得 r.仄=E hr用作图法处理数据，如图2所示.图线与纵轴交点为E图线与横轴交点为/短=一;图线的斜率表示二=1答12 .注意事项为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池.电流不要过大，应小于0.5A,读数要快.要测出不少于6组的（/,功数据,变化范围要大些.（4）若一/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=|答|确定.电流表要内接（因为r很小）.3 .误差来源偶然误差：用图象法求和二时作图不准确.系统误
12、差：电压表分流.【典例2 （2023 浙江统考高考真题）在测量干电池的电动势和内阻实验中（1）部分连线如图1所示，导线。端应连接到 （选填A、3、或。）接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为 Vo（2）测得的7组数据已标在如图3所示U-/坐标系上，用作图法求干电池的电动势石=V和内阻 =Qo （计算结果均保留两位小数）数据处理的常用方法1 .图象法:利用实验数据，将实验中物理量之间的函数关系用函数图象表示出来，这种方法叫图象法.用图象 法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一.用图象法处理数据的优点是直观、简便，有取平均值的效 果，由图线的斜率、截距、所包围面积和
13、图线的交点等可以研究物理量之间的变化及其关系，找出规律.2 .解析法:通过实验获取实验数据，代入相关物理量之间的关系式,计算得到结果的方法叫解析法.应用解析 法的要求是：明确实验测量的相关物理量的关系式;明确要研究的物理量和未知的物理量;3建立方程或方 程组进行计算【变式】（2023 海南模拟预测）在测量电源电动势和内电阻的实验中，有电压表V （量程为3V,内阻 约3kQ）；电流表A （量程为。.6A,内阻约为0.70。）；滑动变阻器R （10C,2A ）。为了更准确地测出 电源电动势和内阻设计了如图1所示的电路图。（1）如图1所示在闭合开关之前为防止电表过载而滑动变阻器的滑动头P应放在 （选
14、填、或者%）处；（2）在实验中测得多组电压和电流值，得到如图2所示的U-/图线，由图可得该电源电动势石=V ,内阻厂=Qo（3）某同学在设计电压表改装时，将一个内阻为60。，满偏电流为0.5mA的电流表表头改成量程为3V的 电压表，需要（选填串或并）联一个阻值。的电阻。考法3实验创新与改进用一个电流表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：E=L （匕+r）, E=l2（R2+r）, 0的阻值可消除测 内阻的系统误差.用一个电压表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：E = U、+%, Ej口 r ,由此可求 耳R2出r和E,此种方法测得的电动势和内阻均偏小。角度1：电流表和电阻箱测电动势和
15、内阻【典例3】（2023 吉林统考模拟预测）研究小组利用如图（。）所示电路测量某水果电池的电动势和内 阻。电流表A1和A2量程均为200rA,内阻相同。电阻箱R、4和a的最大阻值均为99999。（1）测量电流表的内阻。调节电阻箱氐4的阻值均为2000。，闭合开关3和S2,调节电阻箱N使电流表AZ的示数为零，电阻箱的阻值如图（8）所示，则电流表的内阻&=Q。（2）保持S1闭合，断开工。将电阻箱/调到 Q,使凡与Az整体可视为量程为0.5V的电压表。（3）接着，保持电阻箱凡不变，改变电阻箱R的值，记录电流表A1和A2的值乙和乙，实验数据如表所7J o，2 (M)366694114134Zi(pA)
16、182167153143133根据表中数据绘制图像如图（。）所示，则水果电池的电动势E =V,内阻r=。（计算结果保留一位有效数字）角度2：电压表和电阻箱测电动势【典例4 （2021 -全国高考真题）一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约1.5V）和内阻厂（小于2Q）。图中电压表量程为IV,内阻q=380.0。：定值电阻凡=20.0Q；电阻箱R,最大阻值为999.9C； S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选Q （填5.0或 15.0）；（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值A和电压表的相应读数U；（3）根据
17、图（a）所示电路，用R、&、人、石和一表示，得看=；（4）利用测量数据，做图线，如图（b）所示：（5）通过图（b）可得 =V （保留2位小数），丁 =Q （保留1位小数）； （6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为,由此产生的误差为xlOO%=%。【变式1（2023湖南永州湖南省道县第一中学校考模拟预测）某实验小组准备探究电极间距、电极插入 深度对水果电池的电动势和内阻的影响，实验小组在市场上购买了品种、大小和成熟程度几乎相同的苹 果，成员设计了两个方案测量苹果电池的电动势和内阻广，电路原理如下图甲所示，实验室可供器材如 下： 电压表（0 15V,内阻约15k。）； 电流表
18、（0 0.6A,内阻约0.125Q）； 微安表（量程200rA,内阻约1000。）； 滑动变阻器（100Q, 2A）,电阻箱（。99999。），开关、导线若干。（1）查阅资料知道苹果电池的电动势约为IV,内阻约为几kQ,经过分析后发现方案甲不合适，你认为 方案甲不合适的原因是 oA.滑动变阻器起不到调节电路的作用 B.电流表量程不够大C.电压表分流明显导致测量误差偏大 D.电压表示数达不到量程的三分之一（2）实验小组根据方案乙进行实验，根据数据作出;-R图像如图丙，已知图像的斜率为3纵坐标截距 为b ,电表内阻为可求得被测电池的电动势 =，内电阻 =o（3）改变电极间距、电极插入深度重复实验，
19、测得数据如图所示。序号电极插入深度h/cm电极间距d/cm电动势E/V内阻r/Q1425981244950832211073分析以上数据可知水果电池电动势与电极插入深度和电极间距 （填均有关或均无关）；电极插入越深，水果电池内阻越;电极间距越大，水果电池内阻约 o【变式2（2023 广东梅州统考二模）某同学利用图甲的电路图测量电源的电动势（石）和内阻（r） o图中V为理想电压表，R为电阻箱。（1）开关S闭合前，将电阻箱阻值调到 （选填最大或最小）。（2）开关S闭合后，调节电阻箱，分别记录下电阻箱阻值R和电压表示数U,记录多组数据后，作出1图像，如图乙所示。根据图乙可得电源的电动势石=、内阻 =
20、oU A（3）若电压表的内阻不是无穷大，则该方法测得的电源电动势 （选填偏大或偏小），电源内阻（选填“偏大或偏小）。【基础过关】1. （2023 天津滨海新统考一模）实验小组选用以下器材测量电池组的电动势和内阻，要求测量结果 尽量准确。电压表V （量程03V,内阻约为3kO）电流表A （量程00.6A,内阻约为0.K1）滑动变阻器& （阻值变化范围为020Q,额定电流为1A）定值电阻R （阻值为5。）待测电池组E （电动势约为3V,内阻约为1。）开关、导线若干（1）该小组连接的实物电路如图甲所示，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，主要原因是A.电压表内阻太
21、小 B.电流表内阻太大 C.待测电池内阻太小（2）为了解决这个问题，该小组将定值电阻R接入电路，请将不用的线用去掉，再把需要的连线补上 o（3）解决问题后重新做实验，得到了六组电压表读数U和对应的电流表读数/,并作出U-/图像，如图 乙所示。根据图像观察到，曲线纵截距为29横截距为0.50,则可推算电池组的电动势为 V,内阻 为。（结果保留2位有效数字）2. （2023 江苏盐城统考三模）利用如图所示的电路既可以测量电压表和电流表的内阻，又可以测量 电源的电动势和内阻。主要实验步骤如下：步骤一：按图连接好电路，调节电阻箱R/和心，闭合开关Si和S2,再反复调节R/和R2,使电流计G的 示数为0
22、,读出电流表A、电压表V、电阻箱Q、电阻箱后的示数分别为/、5、R/、&；步骤二：反复调节电阻箱R/和R2 （与步骤一中的电阻值不同），使电流计G的示数仍为0,读出电流表 A、电压表V的示数分别为/2、U2.回答下列问题：（1）在步骤一中，闭合开关Si和S2前，调节电阻箱至阻值 （填最大、最小）；（2）在步骤二中，将电阻箱Q的阻值减小，使电流计G的示数为0,则电阻箱R2阻值 （填增大、“减小）；（3）利用步骤一中的测量数据可以求得电压表的内阻Rv=；（4）结合步骤一和步骤二中的测量数据可以求得电源电动势E=；（5）电流计G的内阻对电动势的测量值 （填有、无）影响，其理由是 o3. （2023
23、陕西校联考模拟预测）家庭的各种遥控器中都会用到干电池，某同学想测量一节干电池的 电动势和内阻。该同学按图甲所示的电路连接进行实验操作，并利用实验测得的数据在坐标纸上绘制出如 图乙所示的U-/图像。除电池、开关、导线外，可供使用的器材还有：A.电压表（量程3V）B电流表A1（量程0.6A）C.电流表A2（量程3A）D.定值电阻凡（阻值0.3。，额定功率4W）E.滑动变阻器飞（阻值范围0-5Q,额定电流为1A）F.滑动变阻器4 （阻值范围0-200Q,额定电流为2A）（1）请画出与图甲对应的电路图。（2）为方便实验调节且能较准确地进行测量，电流表应当选择；滑动变阻器应选用 o（选填器材前的字母序号
24、）（3）该电池的电动势氏 V,内电阻片 Qo （结果保留2位小数）（4）下列关于这个实验叙述正确的是 oA.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏大B.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏小C.由于电压表的分流作用，使实验测量值存在误差，故最好采用内阻更大的电压表D.由于电流表的分压作用，使实验测量值存在误差，故最好采用内阻更小的电流表4. （2023 江西校联考模拟预测）某实验小组想用伏安法测量在光照一定的情况下某太阳能电池的电 动势石（约3V）并探究其内阻的变化特性。设计的电路如图甲所示，电路中电流表的内阻忽略 不计。（1）电路中定值电阻凡的作用是 o（2）实验小组调节滑动变阻器测得多组电压
25、和电流数据，并在坐标纸上描绘出光照一定情况下，电池的 路端电压U与输出电流/的关系如图乙，由图像可知，当输出电流。/150mA时，。与/成线性关系。 则该电池的电动势E=V,在满足U与/成线性关系的条件下，该电池的内阻厂=Q。（均保留 两位有效数字）（3）当电流大于150mA时，随着电流增大，电池的电阻 （选填”增大、减小或不变）；当电压 表（可视为理想电压表）的示数为0.5V时，电池的输出功率为 W （保留两位有效数字）。5. （2022 浙江校联考一模）小宝根据甲图电路测定一节干电池的电动势和内阻，（1）他用多用电表的直流电压2.5V档粗测干电池的电动势和内阻，红表笔应当连接电源 （选填正
26、 极或负极）；如图乙所示的读数是 Vo他还想用欧姆挡直接粗测其内阻，你认为 （选填可以或“不可以。（2）小宝为了更精确测出电池电动势和内阻，采用器材如下：待测干电池一节，电压传感器（量程一 20V- + 20V）,电流传感器（一2A + 2A）,滑动变阻器（020Q,额定电流1A）,开关及若干导线。 他已在实物连线图丙中接了部分导线，请你帮他补画剩下的两条连线以完成实验目的o（3）电路连接好后，在闭合电键前，滑动变阻器触头P应置于 （填7或*）端。（4）改变接入电路的阻值，采集到多组电流和电压值，得到图像如图丁所示的直线。根据图像，可 求出该电池的电动势石=V （保留三位有效数字），内阻厂=Q
27、 （保留两位有效数字）。【能力提升】1. （2023 海南省直辖县级单位嘉积中学校考一模）现有一电源，其电动势约为3V,内阻约为1。为 精确测量该电源的电动势和内阻，实验室有可供选择的实验器材如下：A.电流表Ai （量程为00.6A,内阻为）B.电流表A2 （量程为03A,内阻未知）C.电阻箱飞（阻值范围为0 99.99Q ）D.滑动变阻器& （阻值范围为0 10Q）E.开关S及导线若干（1）若需要精确测量该电源的电动势和内阻，应选择实验器材是 （填器材前的序号）。（2）请设计合适的电路图测量该电源的电动势和内阻，画在图甲所示的虚线框内。（3）某实验小组的同学利用正确设计的电路得到多组数据，以
28、所选的电阻阻值R为横坐标、电流表的示 数的倒数;为纵坐标，绘出的;-R图像如图乙所示，图像的斜率为七 纵轴截距为近由此求出电源的电 动势后、内阻片 o （均用字母底匕及题中所给物理量表示）2. （2023 辽宁大连辽师大附中校考模拟预测）某同学要测量某旧电池的电动势和内阻。实验室可提 供以下器材：A.多用电表B.电压表（量程15V,内阻约为8k。）C.电流表（量程3A,内阻为3Q）D.滑动变阻器（最大阻值为50。）E.电阻箱（最大阻值为9999.9Q）（1）该同学先用多用电表直流50V挡测量电池正负极之间的电压，测量时，多用电表的指针位置如图甲 所示，则读数为 V。（2）该同学认为用多用电表测
29、量误差较大，于是他首先利用部分实验器材连接成如图乙所示的电路，将 电压表与电阻箱串联改装成一个量程为30V的电压表。将滑动变阻器触头移至最左端，电阻箱的阻值调为零，闭合开关，然后调节滑动变阻器，使电压表示数 达到满偏；保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，调节电阻箱（电阻箱阻值变化对电路总电阻的影响可忽略不 计），只需将电压表示数调为 V,即可得到一个量程为30V的电压表。（3）该同学将（2）中调好的电阻箱与其他实验器材连接成如图丙所示的电路，用伏安法测量电池的电动 势和内阻。根据测得的实验数据，该同学作出了电压表示数U和电流表示数/的关系图像如图丁所示，则该电池的电 动势石=V,内阻 =Qo （
30、结果保留3位有效数字）3. （2023 四川成都石室中学校考模拟预测）某同学利用如图甲所示的电路图测量某电源的电动势和 内阻，其中定值电阻凡（阻值约为20。）,电阻箱R的调节范围为。99.9。，电压表VV2的量程分别 为3V、6V,两电表的内阻很大。实验时该同学完成了如下的操作：（1）组装好实验器材后，将电阻箱的阻值调到最大，闭合开关，调节电阻箱使电压表V的指针指到满偏，再增大电阻箱的阻值，读出两电压表VV2的示数q、3,反复调节记录多组实验数据。（2）为了准确测量与的阻值，该同学利用（1）中的数据建立如图乙所示的坐标系并绘制图像，则图像与 纵轴的交点应为；电路图甲中定值电阻的阻值5 =Qo
31、（结果均保留两位有效数字）（3）该同学又利用（1）中的数据建立如图丙所示的坐标系并绘制图像，由图像可知该电源的电动势石=_ V,内阻 =Q （结果均保留两位有效数字）；内阻的测量值与真实值相比将 （选填偏 大“偏小或“不变）。4. （2023 江苏镇江统考三模）某同学用如下器材来测量电压表的内阻.A.待测电压表（量程03V,内阻为几千欧）B.电池组（电动势约3V,内阻可忽略）C. 电阻箱 R （09999. 9。）D.开关和导线若干（1）按图甲所示的电路测量，下图为该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路， 请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处 O（2）某次测量中电压表示数
32、如图乙所示，其读数为 V；（3）该同学进行后续测量，改变电阻箱的阻值为R,测得多组电压表的示数为U,在图丙中作出方-R之 间的关系图 oR/kQ0. 61. 52.03.04.05.0/V- U0. 400. 500. 560. 670. 780. 88根据图线，可求得电源的电动势石=，电压表内阻&= （结果均保留2位有效数字）。（4）若实验中电池组内阻不可忽略，则以上电压表内阻时的测量值 （选填偏大、“偏小或不变）。5. （2023 四川成都石室中学校考模拟预测）小明把一片铜片和一片镁片平行靠近插入一个橙子中， 组成了一个水果电池。（1）他先用多用电表测电池两端的电压，选择了直流电压2.5V挡，指针所在位置如图甲所示，则其读数为 V。小明认为这一读数即为电池的电动势，但小红认为不对，其原因是，为测量水果电