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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
电路图
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系 I真=I测+ U真=U测+IRA
图像
误差分析 E测r真 (r测=r+RA)
2.伏阻法和安阻法
方案 伏阻法 安阻法
电路图
原理 E=U+r E=IR+Ir
关系式 =·+ =·R+
图像
误差分析 E测r真(r测=r+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：I=，得Rx=-(Rg+R+r)，Rx与I一一对应，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。
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1.5 V，内阻约为1.5 kΩ)、电流表(量程0.6 A)、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。
(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=　　　　　　 Ω(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E=U+　　　　　　(用I、r和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-I图像。则待测干电池电动势E=　　　　　　 V(保留3位有效数字)、内阻r=　　　　　　 Ω(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)。
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·17)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E和内阻r，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E=　　　　　　 V，内阻r=　　　　　　 kΩ。(结果保留两位有效数字)
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R1、R2、待测电流表A(内阻未知)、标准电流表A1、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R1的电阻适当调大，单刀双掷开关S接2。S2断开，闭合开关S1。
②调节电阻箱R1使电流表A满偏，记下电流表A1的示数I0。
③保持其他开关不变，再闭合开关S2。调节电阻箱　　　　(选填“R1”“R2”或“R1和R2”)，使电流表A1的示数为I0，且电流表A的读数为满刻度的三分之一，读出此时R2=2.0 Ω，由此可得电流表的内阻RA的测量值为　　　　 Ω。
(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R2的电阻不变，且S2始终闭合。调节电阻箱R1，并记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数I。作出-R1图像如图乙所示，则电源的电动势为　　　　 V，内阻为　　　　 Ω(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R0)、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。
(1)(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“A”或“B”)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U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、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U、L的值，作出图(c)中图线Ⅱ。
(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k1、k2，若=n，则待测电池的内阻r=　　　　　　(用n和R0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、数字电流表、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1、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“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图甲所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图乙)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图乙)，由此判断M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L1、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“A”“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、Ⅱ和Ⅲ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b、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R1的阻值，直至发光二极管发光。
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R0=1.5 Ω。
(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S1与1闭合，闭合开关S0，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S0，重复步骤(1)的操作；
(4)单刀双掷开关S1与2闭合，闭合开关S0，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-I图像(如图乙所示)，当开关S1与1闭合时作出的图线是　　　　　(填“A”或“B”)；当开关S1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E=　　　 V，其内阻大小r=　　　　　 Ω(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0~100 μA)改装成倍率分别为“×10”和“×100”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S1，调节R1的阻值，使表头满偏；再保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值为135 Ω时微安表的示数为60 μA。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=　　　　 Ω；
(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 “×10”，当倍率为 “×10”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10 mA，则 Ra+Rb=　　　　 Ω；
(3)(2分)用该电阻表测电压表内阻时，先将电阻表调至“×100”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E(300~400 V)和内阻r(0~10 Ω)，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100 V，内阻为RV=5 kΩ的电压表，现把此电压表改装成量程为400 V的电压表，需　　　　　(填“串联”或“并联”)一个阻值为R0=　　　　　 kΩ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U)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U作出-图像，如图乙所示，则该电池的电动势E=　　　　　 V，内阻r=　　　　　 Ω。
(3)(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　I(r+RA)　1.40　1.0
(2)D
解析　(1)由题图乙可知，电压表读数为U=0.60 V
电流表读数为I=0.58 A
根据欧姆定律可得电流表内阻为
RA== Ω≈1.0 Ω
由闭合电路欧姆定律可知，干电池电动势E=U+I(r+RA)
变形为U=-(r+RA)I+E
结合U-I图像可知，纵轴截距即为电动势E=1.40 V
斜率的绝对值为r+RA
r+RA= Ω=2.0 Ω
所以电源内阻为r=1.0 Ω
(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。
2.1.0　3.3
解析　由闭合电路欧姆定律得
E=U+r，
解得U=-r+E
结合题图乙可得
E=1.0 V，r=|k|= Ω
≈3.3 kΩ
3.(1)R1和R2　4.0　(2)6.0　2.7
解析　(1)闭合开关S2后，使电流表A1的示数为I0，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A1两端电压不变，所以R1两端电压变大，其电阻也要变大，故应调节R1和R2。
电流表A与电阻箱R2并联，电压相同，A的电流为I0，总电流为I0，所以电阻箱R2的电流为I0，
所以RA=2R2=4.0 Ω
(2)根据闭合电路欧姆定律
E=I干(r+R1)+IRA
即E=3I(r+R1)+4.0 Ω×I
整理=+
结合题图乙斜率和纵截距可知
= V-1=2.0 A-1
解得E=6.0 V，r≈2.7 Ω。
4.(1)A　(2)　(3)
解析　(1)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A端。
(2)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ρ，横截面积为S，结合欧姆定律和电阻定律有
I=R=ρ
联立可得U=E-r
整理可得=+·
对于电路图(b)，根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(r+R0)
结合欧姆定律和电阻定律有I=
R=ρ
联立后整理得
=+·
可知图线的纵轴截距b=
解得E=
(3)由题意可知k1=
k2=
又=n
联立解得r=。
5.(1)负极　(2)A　A　D(或C)
减小　(3)增大
解析　(1)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M端时电阻无穷大，说明M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L1、L2接滑动变阻器A接线柱，L3必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C或D。
由图像可知，随光照强度增加，I-U图像斜率增大，所以电阻减小。
(3)三极管未导通时，RG与R1串联。随着光强增强，RG电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R1分压小，故需要增大R1。
补偿强化练
1.(1)右　(5)A　小于　(6)1.50　1.09
解析　(1)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S1与1闭合时，路端电压与电流的关系为U1=E-I1(r+R0+RA)
画出U-I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S1与2闭合时，路端电压与电流的关系为U2=E-(I2+IV)(r+R0)
画出U-I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
E测=E-IV(r+R0)
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，因此短路电流是准确的。利用图像在纵轴的截距可知，S1接1时图像纵轴的截距等于电源电动势，S1接2时图像纵轴的截距小于电源电动势，所以图线A为开关S1接1，图线B为开关S1接2。
(6)由于图线A的电动势测量准确，即E=1.50 V，
图像B的短路电流测量准确，可知短路电流为0.58 A，
所以电源的内阻为r=-R0≈1.09 Ω。
2.(1)90　(2)1　10　(3)+
解析　(1)根据并联电路电阻与电流关系有=
解得RA=90 Ω
(2)设电阻表中值刻度为R中，则电阻表为“×10”倍率时的电阻表内阻为
R内10=10R中
电阻表为“×100”倍率时的电阻表内阻为R内100=100R中
电阻表进行电阻表调零时，
有Im=
由电路图可知，当开关S拨到1时，电路的满偏电流较大，电阻表的内阻较小，倍率是“×10”。
因此1挡位的干路最大电流是2挡位的干路最大电流的10倍，即2挡位的干路电流最大值为1 mA，
此时有Ig+=1 mA
得Ra+Rb=10 Ω
(3)用多用电表的电阻挡时内部电源被接通，且黑表笔接内部电源的正极，即电流从电阻表的黑表笔流出，从电压表的正极流入，则黑表笔接电压表的“+”接线柱。
3.(1)串联　15　(2)360　9
(3)小于　小于
解析　(1)根据电表改装原理可知，将小量程电压表改装成大量程电压表需要串联较大电阻，该串联电阻阻值为
R0===15 kΩ
(2)根据闭合电路欧姆定律可得
4U=E-·r
整理可得=·-
结合题图乙可得= V/Ω，
= Ω-1
联立解得E=360 V，r=9 Ω
(3)根据等效电源法，将电压表和R0看成是新电源的一部分，该部分与电源并联，所以新电源的电动势和内阻均减小，所以电池电动势和内阻的测量值均小于真实值。(共52张PPT)
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
专题六　实验
高频考点练
内容索引
核心精讲
补偿强化练
一、电源电动势和内阻的测量
1.伏安法
核心精讲
PART ONE
方案一 方案二
电路图
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系 I真=I测+ U真=U测+IRA
方案一 方案二
图像
误差分析 E测r真
(r测=r+RA)
2.伏阻法和安阻法
方案 伏阻法 安阻法
电路图
原理 E=U+r E=IR+Ir
关系式 =·+ =·R+
方案 伏阻法 安阻法
图像
误差分析 E测r真(r测=r+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：I=，得Rx=-(Rg+R+r)，Rx
与I一一对应，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。
1
2
3
4
5
高频考点练
PART TWO
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1.5 V，内阻约为1.5 kΩ)、电流表(量程
0.6 A)、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。
(1)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=_____Ω (保留2位有效数字)。
1.0
1
2
3
4
5
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E=U+　　　　　(用I、r和RA表示)。
I(r+RA)
1
2
3
4
5
③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图丁所示的U-I图像。则待测干电池电动势E=　　　 V(保留3位有效数字)、内阻r=　　　 Ω (保留1位小数)。
1.40
1.0
1
2
3
4
5
由题图乙可知，电压表读数为
U=0.60 V
电流表读数为I=0.58 A
根据欧姆定律可得电流表内阻为
RA== Ω≈1.0 Ω
由闭合电路欧姆定律可知，干电池电动势
E=U+I(r+RA)
1
2
3
4
5
变形为U=-(r+RA)I+E
结合U-I图像可知，纵轴截距即为电动势
E=1.40 V
斜率的绝对值为r+RA
r+RA= Ω=2.0 Ω
所以电源内阻为r=1.0 Ω
1
2
3
4
5
(2)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)。
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
D
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。
1
2
3
4
5
2.(2024·北京卷·17)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E和内阻r，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E=　　　 V，内阻r=　　　 kΩ。(结果保留两位有效数字)
1.0
3.3
1
2
3
4
5
由闭合电路欧姆定律得E=U+r，
解得U=-r+E
结合题图乙可得
E=1.0 V，r=|k|= Ω≈3.3 kΩ
1
2
3
4
5
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R1、R2、待测电流表A(内阻未知)、标准电流表A1、开关若干、待测电源、导线若干。
(1)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R1的电阻适当调大，单刀双掷开关S接2。S2断开，闭合开关S1。
②调节电阻箱R1使电流表A满偏，记下电流表A1的示数I0。
1
2
3
4
5
③保持其他开关不变，再闭合开关S2。调节电阻箱________(选填“R1”“R2”或“R1和R2”)，使电流表A1的示数为I0，且电流表A的读数为满刻度的三分之一，读出此时R2=2.0 Ω，由此可得电流表的内阻RA的测量值为　　　 Ω。
R1和R2
4.0
1
2
3
4
5
闭合开关S2后，使电流表A1的示数为I0，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A1两端电压不变，所以R1两端电压变大，其电阻也要变大，故应调节R1和R2。
电流表A与电阻箱R2并联，电压相同，A的电流
为I0，总电流为I0，所以电阻箱R2的电流为I0，
所以RA=2R2=4.0 Ω
1
2
3
4
5
(2)测定电流表内阻后，将单刀双掷开关S接1，保持电阻箱R2的电阻不变，且S2始终闭合。调节电阻箱R1，并记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数I。作出-R1图像如图乙所示，则电源的电动势为　　　 V，内阻为______Ω (结果均保留两位有效数字)。
6.0
2.7
1
2
3
4
5
根据闭合电路欧姆定律
E=I干(r+R1)+IRA
即E=3I(r+R1)+4.0 Ω×I
整理=+
结合题图乙斜率和纵截距可知
= V-1，=2.0 A-1
解得E=6.0 V，r≈2.7 Ω。
1
2
3
4
5
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R0)、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。
(1)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“A”或“B”)端；
A
1
2
3
4
5
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A端。
1
2
3
4
5
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U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、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U、L的值，作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势E=　　。
1
2
3
4
5
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ρ，横截面积为S，
结合欧姆定律和电阻定律有I=，R=ρ
联立可得U=E-r
整理可得=+·
1
2
3
4
5
对于电路图(b)，根据闭合电路欧姆定律有
U=E-I(r+R0)
结合欧姆定律和电阻定律有I=
R=ρ
联立后整理得=+·
可知图线的纵轴截距b=
解得E=
1
2
3
4
5
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2，若=n，则
待测电池的内阻r=　　　(用n和R0表示)。
由题意可知k1=
k2=
又=n
联立解得r=。
1
2
3
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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(0~20 V)、数字电流表、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1、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。
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(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图甲所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图乙)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图乙)，由此判断M端为二极管的　　　 (填“正极”或“负极”)。
负极
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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M端时电阻无穷大，说明M端为二极管的负极。
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(2)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L1、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“A”“B”“C”或“D”)。
A
A
D(或C)
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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、Ⅱ和Ⅲ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”)。
减小
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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L1、L2接滑动变阻器A接线柱，L3必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C或D。
由图像可知，随光照强度增加，I-U图像斜率增大，所以电阻减小。
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(3)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b、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R1的阻值，直至发光二极管发光。
增大
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三极管未导通时，RG与R1串联。随着光强增强，RG电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R1分压小，故需要增大R1。
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补偿强化练
PART THREE
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R0=1.5 Ω。
(1)将滑动变阻器R上的滑片移到最　　　(选填“左”或“右”)端；
右
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。
1
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(2)单刀双掷开关S1与1闭合，闭合开关S0，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S0，重复步骤(1)的操作；
(4)单刀双掷开关S1与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录若干组电压表和电流表的读数；
1
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(5)分别作出两种情况下U-I图像(如图乙所示)，当开关S1与1闭合时作出的图线是　　(填“A”或“B”)；当开关S1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；
A
小于
1
2
3
当开关S1与1闭合时，路端电压与电流的关系为U1= E-I1(r+R0+RA)
画出U-I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S1与2闭合时，路端电压与电流的关系为U2=E-(I2+IV)(r+R0)
1
2
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画出U-I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
E测=E-IV(r+R0)
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
短路电流是准确的。利用图像在纵轴的截距可知，S1接1时图像纵轴的截距等于电源电动势，S1接2时图像纵轴的截距小于电源电动势，所以图线A为开关S1接1，图线B为开关S1接2。
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(6)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E=　 　 V，其内阻大小r=　　　 Ω(结果均保留两位小数)。
1.50
1.09
由于图线A的电动势测量准确，即E=1.50 V，
图像B的短路电流测量准确，可知短路电流为0.58 A，
所以电源的内阻为r=-R0≈1.09 Ω。
1
2
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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0~100 μA)改装成倍率分别为“×10”和“×100”的双倍率电阻表。
(1)设计图甲所示电路测量微安表内阻。先断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使表头满偏；再保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值为135 Ω时微安表的示数为60 μA。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=　　　 Ω；
90
1
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3
根据并联电路电阻与电流关系有
=
解得RA=90 Ω
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(2)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 “×10”，当倍率为 “×10”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10 mA，则 Ra+Rb=　 　 Ω；
1
1
2
3
设电阻表中值刻度为R中，则电阻表为“×10”倍率时的电阻表内阻为
R内10=10R中
电阻表为“×100”倍率时的电阻表内阻为
R内100=100R中
电阻表进行电阻表调零时，有Im=
由电路图可知，当开关S拨到1时，电路的满偏电流较大，电阻表的内阻较小，倍率是“×10”。
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2
3
因此1挡位的干路最大电流是2挡位的干路最大电流的10倍，即2挡位的干路电流最大值为1 mA，此时有
Ig+=1 mA
得Ra+Rb=10 Ω
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2
3
(3)用该电阻表测电压表内阻时，先将电阻表调至“×100”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。
+
用多用电表的电阻挡时内部电源被接通，且黑表笔接内部电源的正极，即电流从电阻表的黑表笔流出，从电压表的正极流入，则黑表笔接电压表的“+”接线柱。
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E(300~400 V)和内阻r(0~10 Ω)，利用实验室现有器材进行了如下实验。
(1)实验室只有一个量程为100 V，内阻为RV=5 kΩ的电压表，现把此电压表改装成量程为400 V的电压表，需　　　　(填“串联”或“并联”)一个阻值为R0=　　　 kΩ的电阻，然后再测量电池的电动势和内阻。
1
2
3
串联
15
1
2
3
根据电表改装原理可知，将小量程电压表改装成大量程电压表需要串联较大电阻，该串联电阻阻值为
R0===15 kΩ
(2)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U)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U作出-图像，如图乙所示，则该电池的电动势E=　　　 V，内阻r=　　 Ω。
1
2
3
360
9
1
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3
根据闭合电路欧姆定律可得
4U=E-·r
整理可得=·-
结合题图乙可得= V/Ω，= Ω-1
联立解得E=360 V，r=9 Ω
(3)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。
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2
3
小于
小于
根据等效电源法，将电压表和R0看成是新电源的一部分，该部分与电源并联，所以新电源的电动势和内阻均减小，所以电池电动势和内阻的测量值均小于真实值。

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