2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练四十八测量电源的电动势和内阻

这是一份2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练四十八测量电源的电动势和内阻，共6页。

1．小硕同学有一块充电宝，他想知道充电宝是否跟干电池一样，是一个有一定电动势和内阻的直流电源．于是用如图所示的实验电路进行探究．图中用两只数字多用表分别作为电压表和电流表，R0＝0.5 Ω.
(1)在闭合开关前，他应把滑动变阻器的滑片移到最________端(选填“左”或“右”)；
(2)图中“数字多用表1”是________表(选填“电流”或“电压”)；
(3)在充电宝电量为100%时，通过实验得到了如图所示的U­I图像．由图像可知，充电宝在电量100%时，跟通常的干电池的电路特性相同，具有一定的电动势和内阻．由图像可得该充电宝的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω(均保留三位有效数字).
(4)小硕同学想用一只机械式多用电表粗略判断该充电宝在电量减少时电动势是否会减小，测量时他应该把选择开关置于图中的________(选填“A”“B”“C”或“D”)位置．
(5)充电宝在电量减少较多时，电动势几乎不变，那么可以推测充电宝内可能用来储存电能的是________．
A．电感线圈 B．电容器
C．电阻 D．电池
2．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R0＝2 Ω.
(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．
(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 ­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 ­I2的值，断开开关S0
⑤分别作出两种情况所对应的U1 ­I1和U2 ­I2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U1＝________ V．
(4)根据测得数据，作出U1 ­I1和U2 ­I2图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势E＝________，内阻r＝________．(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知________(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________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适．
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3．现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6 V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5 V，内阻约为2.5 kΩ)，电压表V2(量程0～3 V，内阻约为10 kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3 kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω), 单刀双掷开关一个，导线若干．
(1)在图(a)中完成实验电路原理图的连线．
(2)按照下列步骤进行实验：
①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；
②闭合开关，将电阻箱调到6 kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60 V，电压表V2的示数为2.40 V；
③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2 kΩ，此时电压表V1的示数如图(b)所示，其示数为________V，电压表V2的示数为1.40 V．
(3)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表V1的内阻为________kΩ，电压表V2的内阻为________kΩ.
4．[2024·四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R0(阻值约为20 Ω)，电阻箱R的调节范围为0～99.9 Ω，电压表V1、V2的量程分别为3 V、6 V，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V1的指针指到满偏，再增大电阻箱的阻值，读出两电压表V1、V2的示数U1、U2，反复调节记录多组实验数据．
(2)为了准确测量R0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R0＝________ Ω.(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E＝________ V，内阻r＝________ Ω(结果均保留两位有效数字)；内阻r的测量值与真实值相比将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
课时分层精练（四十八） 测量电源的电动势和内阻
1．解析：（1）电路图中的滑动变阻器采用的是限流式接法，闭合开关前为了确保电路安全，应使滑动变阻器接入电路的电阻最大，即应将滑片移到最右端．
（2）图中“数字多用表1”与滑动变阻器并联，其是用来测量电压，即图中“数字多用表1”是电压表．
（3）根据电路图，结合闭合电路欧姆定律有U＝E－I（r＋R0），
结合U­I图像有E＝5.50 V，r＋R0＝ eq \f(5.50－4.00,2.0) Ω，
解得r＝0.250 Ω.
（4）由于电动势的测量值为5.50 V，因此若用一只机械式多用电表粗略判断该充电宝在电量减少时电动势是否会减小，测量时他应该把选择开关置于10 V的电压挡，可知，第二个选项中的示意图符合要求，故选B.
（5）由于充电宝在电量减少较多时，电动势几乎不变，而电感线圈与电阻不具备这个特征，电容器电量减小时，电压也减小，因此可以推测充电宝内可能用来储存电能的是电池．故选D.
答案：（1）右 （2）电压 （3）5.50 0.250 （4）B （5）D
2．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U1­I1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U2­I2图像可知此时电路电流为0.40 A，根据闭合电路欧姆定律可知，I＝ eq \f(E,R0＋r)，解得内阻为，r＝ eq \f(E,I)－R0＝ eq \f(1.80,0.40) Ω－2 Ω＝2.50 Ω
（5）由图丁可知U1­I1图像的斜率为k1＝ eq \f(1.80－0,0.36) Ω＝R0＋r1，解得，r1＝3.00 Ω
由图丁可知U2­I2图像的斜率为k2＝ eq \f(1.70－0,0.40) Ω＝R0＋r2
解得r2＝2.25 Ω，可得 eq \f(r1－r,r)＝ eq \f(3.00－2.50,2.50)＝0.2> eq \f(r－r2,r)＝ eq \f(2.50－2.25,2.50)＝0.1，故接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值．
（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更合适．
答案：（1）见解析 （3）1.30 （4）1.80 2.50 （5）接法Ⅱ （6）接法Ⅱ
3．解析：（1）由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻．如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流约为1 mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3 mA，故设计的电路应该选择图乙．
（2）题图b所示的电压表的最小刻度为0.1 V，故估读到0.01 V，其读数为2.10 V.
（3）对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，得E＝U1＋U2＋ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(U2,r2)＋\f(U2,R01)))r，E＝U′1＋U′2＋ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(U′2,r2)＋\f(U′2,R02)))r，其中R01＝6 kΩ，R02＝2 kΩ，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串并联规律得 eq \f(U1,r1)＝ eq \f(U2,r2)＋ eq \f(U2,R01)， eq \f(U′1,r1)＝ eq \f(U′2,r2)＋ eq \f(U′2,R02)，代入数据，联立解得E＝5.60 V，r1＝2.5 kΩ，r2＝10 kΩ.
答案：（1）见解析图乙所示
（2）2.10
（3）5.60 2.5 10
4．解析：（2）串联电路中电流处处相等，由图甲所示电路图可知，I＝ eq \f(U1,R0)＝ eq \f(U2,R＋R0)
则 eq \f(U2,U1)＝ eq \f(1,R0)·（R＋R0）
当R＝0时， eq \f(U2,U1)＝1
所以图像在纵轴的截距为1.0，则 eq \f(U2,U1)­R图像的斜率k＝ eq \f(1,R0)＝ eq \f(3－1,38)，解得R0＝19 Ω
（3）由图甲所示电路图可知 eq \f(U2－U1,R)＝I，由E＝U2＋Ir可得，U2＝E－ eq \f(U2－U1,R)×r
结合图像丙可知，电源电动势E＝4.5 V
电源内阻r＝ eq \f(4.5,1.5) Ω＝3.0 Ω
答案：（2）1.0 19 （3）4.5 3.0 偏小