第10章 实验(十二) 电池电动势和内阻的测量(课件PPT)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 一轮总复习 多媒体课件 实验十二 电池电动势和内阻的测量 备考目标 1.理解伏安法测量电池电动势和内阻的原理，能正确连接电路和进行实验操作。 2.会用图像法处理数据。 3.掌握伏阻法和安阻法测电动势和内阻的实验方法。 实验01步——理清实验过程，注意关键点 原理装置图 实验操作 注意事项 数据处理 误差分析 实验02步——透析常见考法，明确常考点 类型一 教材原型实验 类型二 拓展创新实验 实验（十二） 1.电路图和实物图(如图a、b所示) 2．原理：改变滑动变阻器的电阻，测多组U、I值，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，计算E、r 1.选量程、连线路：按原理图连接电路，注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱。 2．滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。 3．测量：闭合开关，改变滑动变阻器阻值，测多组U、I值。 4．求解：利用公式法或图像法求E、r 1.为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。 2．电流不要过大，读数要快。 3．要测出不少于6组的(U，I)数据，变化范围要大些 方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小。 (1)； (2)；(3) 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)图线的斜率的绝对值表示r＝ 1．由于读数不准确和电表线性不良造成误差。 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 1．甲同学利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，提供的器材有： A．干电池两节，每节电动势约为1.5 V，内阻未知 B．直流电压表V1：量程为3 V，内阻约为3 kΩ C．直流电压表V2：量程为15 V，内阻约为6 kΩ D．直流电流表A：量程为0.6 A，内阻RA＝2 Ω E．滑动变阻器 F．导线和开关 (1)为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选用________(填“V1”或“V2”)； (2)某次实验部分数据如下表所示，其中一组数据读数如图乙所示，读出数据，完成下表，则①处的读数为________ V，②处的读数为________ A； U/V 2.62 2.48 2.34 ① 2.06 1.92 I/A 0.08 0.12 0.16 ② 0.24 0.28 (3)利用表格中的数据在图丙中作出U ­I图像； (4)由图像可知，两节干电池总电动势E＝______ V，总内阻r＝____________ Ω。(计算结果均保留三位有效数字) 解析：(1)两节干电池的电动势约为3 V，为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选V1； (2)量程为3 V时，电压表的最小分度值为0.1 V，读数为2.20 V(2.19～2.21均正确)，量程为0.6 A时，电流表的最小分度值为0.02 A，读数为0.20 A； (3)U ­I图像如图所示： (4)根据闭合电路的欧姆定律有E＝U＋Ir，整理得U＝－Ir＋E，所以纵截距是电源电动势大小，斜率绝对值是电源内阻和电流表的内阻之和，计算可得E＝2.90 V(2.86～2.94均正确)，r＝|k|－RA≈1.57 Ω(1.46～1.57均正确) 答案：(1)V1　(2)2.20(2.19～2.21均正确)　0.20　(3)见解析图　(4)2.90(2.86～2.94均正确)　1.57(1.56～1.58均正确) 2．(2023·黑龙江哈尔滨三模)如图所示，某实验兴趣小组用铜片、铝片和可乐做成了一个可乐电池，电动势约为1 V、内阻约为几千欧，并设计了甲、乙两个电路测量其电动势和内阻，根据测得的数据画出图像(如图丁)。 其中所用实验器材如下： A.电压表(量程为0～1.5 V，阻值约为6 kΩ) B.电流表(量程为0～0.5 mA，阻值约为100 Ω) C.滑动变阻器(0～3 000 Ω) D.开关、导线若干 (1)若只选用其中一种电路测电源电动势和内阻，电路图应选________(填“甲”或“乙”)更合理，所测得电源电动势为________V。内阻为________Ω。(结果均保留一位小数) (2)用笔画线代替导线，请将(1)问中所选电路图进行实物连接。 (3)利用这两个电路所得到的图像丁，我们还可以得到电路中电压表内阻为________Ω，电流表内阻为________Ω。 解析：(1)若选甲方案，相当于测量电压表与可乐电池构成的等效电源的电动势和内阻，此情形测得的电动势和内阻将明显小于可乐电池的实际电动势和实际内阻，故测量误差太大；若选乙方案，相当于测量电流表和可乐电池构成的等效电源的电动势和内阻，此情形测得的电动势和可乐电池实际电动势相同，测得的内电阻只是略大于可乐电池的内阻，故乙方案更合理。 因乙方案测得的内阻应大于甲方案测得的内阻，故乙方案得到的应为图丁中的图线a，利用图线a可以得到电动势为纵轴截距，则E＝1.2 V；内阻为图线a的斜率的绝对值，可知r＝ Ω≈3 076.9 Ω。 (2)根据实验原理连接实物图，如图所示。 (3) 设可乐电池的电动势和内阻分别为E和r'，电流表和电压表内阻分别为RA和RV，根据乙方案，图线a的纵轴截距值恰好为可乐电池的电动势，E＝1.2 V，而图线a的斜率的绝对值应为k＝ Ω＝r'＋RA，根据图甲方案，图线b的纵轴截距值应为0.8＝·E，斜率的绝对值应为Ω＝·r'，联立可以解得RV＝6 000 Ω，RA≈76.9 Ω。 答案：(1)乙　1.2　3 076.9　(2)见解析图 (3)6 000　76.9 方法1　安阻法 用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示。数据处理方法： (1)公式法：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，内阻偏大。若已知电流表A的阻值可消除测量内阻的系统误差。 (2)图像法：由E＝I(R＋r)变形得＝＋R，则 ­R图像是一条如图乙所示的直线，直线在纵轴的截距为b，斜率为k，则有E＝，r＝。 【例1】 (2023·山东泰安一模)某物理兴趣小组测量一电池的电动势和内阻。按照图甲所示连接好电路，闭合开关，调节电阻箱，测得多组电阻箱接入电路的阻值R及对应的电流表的示数I，作R图线如图乙所示，已知R0＝4 Ω。 (1)根据图像可知电池电动势为________V，内阻为__________Ω。(两空均保留1位小数) (2)考虑到电流表内阻的影响，电动势的测量值________实际值，电池内阻的测量值________实际值。(均选填“大于”“小于”或“等于”) 解析：(1)根据闭合电路欧姆定律有 E＝I(R＋R0＋r) 整理得＝ R＋ 因此在R的图线中，利用图像的斜率和纵轴截距数据可得 ＝ V－1，＝0.4 Ω·V－1 解得E＝12.5 V，r＝1.0 Ω。 (2)考虑到电流表内阻的影响，闭合电路欧姆定律的表达式应为E＝I(R＋R0＋r＋rA) 整理得＝ R＋ 图像的斜率不变，也就是电动势的测量值等于真实值，而电池内阻的测量值应为电池内阻与电流表内阻之和，因此测量值偏大。 答案：(1)12.5　1.0　(2)等于　大于 方法2　伏阻法 用一个电压表和电阻箱测量，电路如图甲所示。数据处理方法： (1)公式法：E＝U1＋r，E＝U2＋r，由此可求出E和r，此种方法测得的电动势和内阻均偏小。 (2)图像法：由E＝U＋r变形得＝＋·，可见 ­图像为一条直线，如图乙所示，直线的斜率k＝，纵轴截距b＝。由此解得E＝，r＝。 【例2】 某同学从实验室找到如下器材，准备测未知电源电动势和内阻。 A．待测电源一个 B．直流电压表 V，量程为3 V，内阻非常大 C．定值电阻R0＝150 Ω D．电阻箱R E．导线和开关 该同学设计的电路图如图甲所示，根据该电路进行实验操作：多次改变电阻箱的阻值，记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U，在R坐标系中描出的坐标点如图乙所示。 (1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为____________________。 (2)在图乙的坐标纸上画出R的关系图线。 (3)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(均保留3位有效数字) 解析：(1)由题图甲可知，电压表与定值电阻R0并联，所测为定值电阻R0两端的电压，由欧姆定律可求得电路中电流为I＝，由闭合电路欧姆定律可得E＝I(R0＋R＋r)＝(R0＋R＋r)，变形得＝R＋。 (2)拟合一次函数直线关系，作图如图所示。 (3)根据图线求得斜率k＝ V－1·Ω－1≈2.2×10－3 V－1·Ω－1 截距b＝0.40 V－1 即＝k＝2.2×10－3 V－1·Ω－1 ＝b＝0.40 V－1 解得E≈3.03 V，r≈31.8 Ω。 答案：(1)＝R＋　(2)见解析图 (3)3.03(2.95～3.05)　31.8(27.0～33.0) 【例3】 (2023·湖北高考)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下： 电压表(量程0～3 V，内阻很大)； 电流表(量程0～0.6 A)； 电阻箱(阻值0～999.9 Ω)； 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。 (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。根据记录的数据作出的U­I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________Ω(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________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________(填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)如图所示。 (2)根据题意，E＝U＋Ir，则U＝E－Ir，结合题图(c)可得，电动势E＝1.58 V，电池的内阻r＝ Ω≈0.63 Ω。 (3)根据题意，E＝I(R＋RA＋r)，则＝·R＋，结合题图(d)可得＝2 A－1，解得电流表内阻RA≈2.5 Ω。 (4)由于电压表分流(IV)，使电流表示数I小于电池的输出电流I真，I真＝I＋IV，而IV＝，U越大，IV越大，所以题图(c)所示U­I图像中的电流应该修正，它们的关系如图所示， 实测的图线为AB，经过修正后的图线为A′B，可看出图线AB斜率的绝对值和在纵轴上的截距都小于图线A′B的，即实测的E测和r测都小于真实值E真和r真。 答案：(1)见解析图　(2)1.58　0.63　(3)2.5　(4)偏小 【真题揭秘】　本题来源于教材上的实验，但创新考查4E86利用R图像求电流表的内阻。解题时还应注意以下几点： (1)UI图像坐标系的原点不是(0，0)而是(0.00，1.35 V)。 (2)求电动势时要求保留3位有效数字，而求内阻时要求保留2位有效数字。 (3)实物连线时，开关的位置应在干路上。 $$