微專(zhuān)題23電學(xué)實(shí)驗(yàn)(二)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)一、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量1.伏安法方案一方案二電路圖誤差來(lái)源電壓表的分流電流表的分壓真實(shí)值和測(cè)量值的關(guān)系I真=I測(cè)+UU真=U測(cè)+IRA圖像誤差分析E測(cè)<E真，r測(cè)<r真(r測(cè)=RVE測(cè)=E真，r測(cè)>r真(r測(cè)=r+RA)2.伏阻法和安阻法方案伏阻法安阻法電路圖原理E=U+URE=IR+Ir關(guān)系式1U=rE·11I=1E·R圖像誤差分析E測(cè)<E真，r測(cè)<r真(r測(cè)=RVE測(cè)=E真，r測(cè)>r真(r測(cè)=r+RA)二、電阻表原理(多用電表測(cè)電阻原理)1.工作原理閉合電路歐姆定律：I=ERg+R+r+Rx，得Rx=EI-(Rg+2.電流方向?yàn)閺募t表筆流進(jìn)電阻表，從黑表筆流出電阻表，即“紅進(jìn)黑出”。3.黑表筆接二極管的正極時(shí)，對(duì)二極管加的是正向電壓，電阻較小，多用電表指針偏角較大。三、傳感器的使用1.常見(jiàn)的傳感器光電傳感器、溫度傳感器、力電傳感器、電容式傳感器等。2.光敏電阻與熱敏電阻(1)光敏電阻：隨著光照強(qiáng)度的增大，光敏電阻的阻值變小。(2)金屬熱電阻：電阻隨溫度的升高而增大。(3)熱敏電阻：①正溫度系數(shù)熱敏電阻：電阻隨溫度的升高而增大。②負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：電阻隨溫度的升高而減小。1.(2024·甘肅卷·12)精確測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響。可用器材有：電壓表(量程1.5V，內(nèi)阻約為1.5kΩ)、電流表(量程0.6A)、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開(kāi)展了以下實(shí)驗(yàn)。(1)(4分)考慮電流表內(nèi)阻影響①用圖甲所示電路測(cè)量電流表的內(nèi)阻。從圖乙電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA=Ω(保留2位有效數(shù)字)。

②用圖丙所示電路測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示。則干電池電動(dòng)勢(shì)E=U+(用I、r和RA表示)。

③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得多組電表讀數(shù)，作出圖丁所示的U-I圖像。則待測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)E=V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻r=Ω(保留1位小數(shù))。

(2)(2分)考慮電壓表內(nèi)阻影響該小組也嘗試用圖戊所示電路測(cè)量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成。原因是(單選，填正確答案標(biāo)號(hào))。

A.電路設(shè)計(jì)會(huì)損壞儀器B.滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤C.電壓太大無(wú)法讀數(shù)D.電流太小無(wú)法讀數(shù)2.(2024·北京卷·17)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測(cè)量水果電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖乙所示，可得：該電池的電動(dòng)勢(shì)E=V，內(nèi)阻r=kΩ。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

3.(2024·遼寧大連市三模)為了測(cè)定電流表的內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：兩個(gè)電阻箱R1、R2、待測(cè)電流表A(內(nèi)阻未知)、標(biāo)準(zhǔn)電流表A1、開(kāi)關(guān)若干、待測(cè)電源、導(dǎo)線若干。(1)(4分)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)小組成員先測(cè)量電流表內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作如下：①將電阻箱R1的電阻適當(dāng)調(diào)大，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接2。S2斷開(kāi)，閉合開(kāi)關(guān)S1。②調(diào)節(jié)電阻箱R1使電流表A滿偏，記下電流表A1的示數(shù)I0。③保持其他開(kāi)關(guān)不變，再閉合開(kāi)關(guān)S2。調(diào)節(jié)電阻箱(選填“R1”“R2”或“R1和R2”)，使電流表A1的示數(shù)為I0，且電流表A的讀數(shù)為滿刻度的三分之一，讀出此時(shí)R2=2.0Ω，由此可得電流表的內(nèi)阻RA的測(cè)量值為Ω。

(2)(4分)測(cè)定電流表內(nèi)阻后，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1，保持電阻箱R2的電阻不變，且S2始終閉合。調(diào)節(jié)電阻箱R1，并記錄電阻箱R1的阻值和電流表A的示數(shù)I。作出1I-R1圖像如圖乙所示，則電源的電動(dòng)勢(shì)為V，內(nèi)阻為Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。4.(2024·黑吉遼·11)某探究小組要測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。可利用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。(1)(2分)實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將電阻絲拉直固定，按照?qǐng)D(a)連接電路，金屬夾置于電阻絲的(填“A”或“B”)端；

②閉合開(kāi)關(guān)S，快速滑動(dòng)金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；③多次重復(fù)步驟②，根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線Ⅰ；④按照?qǐng)D(b)將定值電阻接入電路，多次重復(fù)步驟②，再根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線Ⅱ。(2)(3分)由圖線得出縱軸截距為b，則待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=。

(3)(3分)由圖線求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為k1、k2，若k2k1=n，則待測(cè)電池的內(nèi)阻r=(用n和R0表示5.(2024·河北卷·12)某種花卉喜光，但陽(yáng)光太強(qiáng)時(shí)易受損傷。某興趣小組決定制作簡(jiǎn)易光強(qiáng)報(bào)警器，以便在光照過(guò)強(qiáng)時(shí)提醒花農(nóng)。該實(shí)驗(yàn)用到的主要器材如下：學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表0~20V、數(shù)字電流表0~20mA、滑動(dòng)變阻器R(最大阻值50Ω，1.5A)、白熾燈、可調(diào)電阻R10~50kΩ、發(fā)光二極管LED、光敏電阻R(1)(2分)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“×10k”歐姆擋測(cè)量二極管的電阻。如圖甲所示，當(dāng)黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時(shí)，多用電表指針位于表盤(pán)中a位置(見(jiàn)圖乙)；對(duì)調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤(pán)中b位置(見(jiàn)圖乙)，由此判斷M端為二極管的(填“正極”或“負(fù)極”)。

(2)(5分)研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性①采用圖丙中的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)物連接已完成。要求閉合開(kāi)關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開(kāi)始。導(dǎo)線L1、L2和L3的另一端應(yīng)分別連接滑動(dòng)變阻器的、、

接線柱(以上三空選填接線柱標(biāo)號(hào)“A”“B”“C”或“D”)。

②圖丁為不同光照強(qiáng)度下得到的光敏電阻伏安特性曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對(duì)應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強(qiáng)。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強(qiáng)而(填“增大”或“減小”)。

(3)(3分)組裝光強(qiáng)報(bào)警器電路并測(cè)試其功能，圖戊為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管(當(dāng)b、e間電壓達(dá)到一定程度后，三極管被導(dǎo)通)等元件設(shè)計(jì)的電路。組裝好光強(qiáng)報(bào)警器后，在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射到光敏電阻表面的光強(qiáng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，發(fā)光二極管并不發(fā)光，為使報(bào)警器正常工作，應(yīng)(填“增大”或“減小”)可調(diào)電阻R1的阻值，直至發(fā)光二極管發(fā)光。

1.(2024·湖北省重點(diǎn)高中智學(xué)聯(lián)盟三模)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路來(lái)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，已知定值電阻R0=1.5Ω。(1)(1分)將滑動(dòng)變阻器R上的滑片移到最(選填“左”或“右”)端；

(2)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1與1閉合，閉合開(kāi)關(guān)S0，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，記錄若干組電壓表和電流表的讀數(shù)；(3)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S0，重復(fù)步驟(1)的操作；(4)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1與2閉合，閉合開(kāi)關(guān)S0，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，記錄若干組電壓表和電流表的讀數(shù)；(5)(2分)分別作出兩種情況下U-I圖像(如圖乙所示)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1與1閉合時(shí)作出的圖線是(填“A”或“B”)；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1與2閉合時(shí)，利用對(duì)應(yīng)的圖線所得電源電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值(填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值；

(6)(2分)為了消除系統(tǒng)誤差，綜合上述步驟和圖像信息可知：待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E=V，其內(nèi)阻大小r=Ω(結(jié)果均保留兩位小數(shù))。

2.(2024·湖北省鄂東南省級(jí)示范聯(lián)盟一模)某同學(xué)用一節(jié)干電池，將微安表(量程為0~100μA)改裝成倍率分別為“×10”和“×100”的雙倍率電阻表。(1)(2分)設(shè)計(jì)圖甲所示電路測(cè)量微安表內(nèi)阻。先斷開(kāi)S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的阻值，使表頭滿偏；再保持R1的阻值不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R2，當(dāng)R2的阻值為135Ω時(shí)微安表的示數(shù)為60μA。忽略S2閉合后電路中總電阻的變化，經(jīng)計(jì)算得微安表內(nèi)阻RA=Ω；

(2)(4分)設(shè)計(jì)雙倍率電阻表電路如圖乙所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S撥到(填“1”或“2”)時(shí)倍率為“×10”，當(dāng)倍率為“×10”時(shí)將兩表筆短接，調(diào)節(jié)變阻器使表頭滿偏，此時(shí)通過(guò)變阻器的電流為10mA，則Ra+Rb=Ω；

(3)(2分)用該電阻表測(cè)電壓表內(nèi)阻時(shí)，先將電阻表調(diào)至“×100”倍率，歐姆調(diào)零后再將黑表筆接電壓表的(選填“+”或“-”)接線柱，紅表筆接另一接線柱測(cè)電壓表內(nèi)阻。

3.(2024·甘肅酒泉市三模)因電動(dòng)汽車(chē)充電比燃燒汽油更便宜，故電動(dòng)汽車(chē)更受到市場(chǎng)的歡迎。某興趣小組為了測(cè)量某電動(dòng)汽車(chē)上安裝的電池的電動(dòng)勢(shì)E(300~400V)和內(nèi)阻r(0~10Ω)，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。(1)(2分)實(shí)驗(yàn)室只有一個(gè)量程為100V，內(nèi)阻為RV=5kΩ的電壓表，現(xiàn)把此電壓表改裝成量程為400V的電壓表，需(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個(gè)阻值為R0=kΩ的電阻，然后再測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

(2)(4分)該興趣小組將電阻箱R和改裝后的電壓表(電壓表的表盤(pán)沒(méi)有改變，示數(shù)記為U)連接成如圖甲所示的電路，來(lái)測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，根據(jù)電阻箱接入電路的阻值R和電壓表的示數(shù)U作出1R-1U圖像，如圖乙所示，則該電池的電動(dòng)勢(shì)E=V，內(nèi)阻r=Ω(3)(4分)由實(shí)驗(yàn)可知，電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值；內(nèi)阻的測(cè)量值(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。

答案精析高頻考點(diǎn)練1.(1)1.0I(r+RA)1.401.0(2)D解析(1)由題圖乙可知，電壓表讀數(shù)為U=0.60V電流表讀數(shù)為I=0.58A根據(jù)歐姆定律可得電流表內(nèi)阻為RA=UI=0.600.58Ω≈1.0由閉合電路歐姆定律可知，干電池電動(dòng)勢(shì)E=U+I(r+RA)變形為U=-(r+RA)I+E結(jié)合U-I圖像可知，縱軸截距即為電動(dòng)勢(shì)E=1.40V斜率的絕對(duì)值為r+RAr+RA=1.40-1.000.20-0Ω=2.0所以電源內(nèi)阻為r=1.0Ω(2)由于電壓表內(nèi)阻很大，將電壓表串聯(lián)接在電路中，電路中電流太小，導(dǎo)致電流表無(wú)法讀數(shù)，無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)。故選D。2.1.03.3解析由閉合電路歐姆定律得E=U+URr解得U=-URr+結(jié)合題圖乙可得E=1.0V，r=|k|=1.0-0.4180×10≈3.3kΩ3.(1)R1和R24.0(2)6.02.7解析(1)閉合開(kāi)關(guān)S2后，使電流表A1的示數(shù)為I0，且電流表A的讀數(shù)為滿刻度的三分之一，則電流表A兩端電壓變小，電源內(nèi)電壓和電流表A1兩端電壓不變，所以R1兩端電壓變大，其電阻也要變大，故應(yīng)調(diào)節(jié)R1和R2。電流表A與電阻箱R2并聯(lián)，電壓相同，A的電流為13I0，總電流為I0，所以電阻箱R2的電流為23I所以RA=2R2=4.0Ω(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I干(r+R1)+IRA即E=3I(r+R1)+4.0Ω×I整理1I=3R結(jié)合題圖乙斜率和縱截距可知3E=12V-1，3r+4.0ΩE解得E=6.0V，r≈2.7Ω。4.(1)A(2)1b(3)解析(1)為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，金屬夾置于電阻絲的最大阻值處，由題圖可知，應(yīng)該置于A端。(2)對(duì)于電路圖(a)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir設(shè)電阻絲的電阻率為ρ，橫截面積為S，結(jié)合歐姆定律和電阻定律有I=UR，R=聯(lián)立可得U=E-USρL整理可得1U=1E+Sr對(duì)于電路圖(b)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R0)結(jié)合歐姆定律和電阻定律有I=UR=ρL聯(lián)立后整理得1U=1E+S可知圖線的縱軸截距b=1解得E=1(3)由題意可知k1=Srk2=S又k2k聯(lián)立解得r=R05.(1)負(fù)極(2)AAD(或C)減小(3)增大解析(1)根據(jù)歐姆表結(jié)構(gòu)，使用時(shí)歐姆表黑表筆接內(nèi)部電源正極，故當(dāng)黑表筆接M端時(shí)電阻無(wú)窮大，說(shuō)明M端為二極管的負(fù)極。(2)電壓表、電流表讀數(shù)從零開(kāi)始，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，故L1、L2接滑動(dòng)變阻器A接線柱，L3必須接在金屬桿兩端接線柱任意一個(gè)，即C或D。由圖像可知，隨光照強(qiáng)度增加，I-U圖像斜率增大，所以電阻減小。(3)三極管未導(dǎo)通時(shí)，RG與R1串聯(lián)。隨著光強(qiáng)增強(qiáng)，RG電阻減小，此時(shí)三極管仍未導(dǎo)通，說(shuō)明R1分壓小，故需要增大R1。補(bǔ)償強(qiáng)化練1.(1)右(5)A小于(6)1.501.09解析(1)為了保護(hù)電路，在閉合開(kāi)關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器調(diào)到最大值，即調(diào)到最右端。(5)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1與1閉合時(shí)，路端電壓與電流的關(guān)系為U1=E-I1(r+R0+RA)畫(huà)出U-I圖像，當(dāng)電流表的示數(shù)為0時(shí)，可知測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)是準(zhǔn)確的，而斜率絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻與定值電阻和電流表內(nèi)阻之和，可以先將定值電阻與電源內(nèi)阻作為整體，最后再將定值電阻減去就可以求出電源內(nèi)阻，由于電流表內(nèi)阻的影響，使得內(nèi)阻測(cè)量值偏大，即圖像縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì)是準(zhǔn)確的，而斜率絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻則偏大；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1與2閉合時(shí)，路端電壓與電流的關(guān)系為U2=E-(I2+IV)(r+R0)畫(huà)出U-I圖像，實(shí)驗(yàn)主要誤差就是電壓表的分流作用，當(dāng)電流表的示數(shù)為0時(shí)，測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)E測(cè)=E-IV(r+R0)則測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)偏小，不過(guò)當(dāng)電壓表示數(shù)為0時(shí)，流過(guò)電壓表的電流也為0，系統(tǒng)誤差消失，因此短路電流是準(zhǔn)確的。利用圖像在縱軸的截距可知，S1接1時(shí)圖像縱軸的截距等于電源電動(dòng)勢(shì)，S1接2時(shí)圖像縱軸的截距小于電源電動(dòng)勢(shì)，所以圖線A為開(kāi)關(guān)S1接1，圖線B為開(kāi)關(guān)S1接2。(6)由于圖