第十章实验十三测量电源的电动势和内电阻-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课件PPT

2025-09-15

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实验十三　测量电源的电动势和内电阻第十章电路及其应用电能能量守恒定律下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理突破实验热点 02 夯实基础实验 01 课后素养提能 03 高考总复习物理第十章电路及其应用电能能量守恒定律下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理夯实基础实验下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理突破实验热点下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理课时作业点击进入WORD链接下一页上一页返回导航第十章电路及其应用电能能量守恒定律高考总复习物理注意事项 1．可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池． 2．电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大．因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电． 3．计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值． 4．合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r＝eq \f(E,I短)确定，应根据r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))确定．误差分析 1．偶然误差：用图像法求E和r时作图不准确． 2．系统误差：电压表分流． 3．本实验中测量结果是：E测<E真，r测<r真．热点一　实验原理与操作 [典例1]　某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材： ①待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V) ②电流表，量程3 mA ③电流表，量程0.6 A ④电压表，量程1.5 V ⑤电压表，量程3 V ⑥滑动变阻器，0～20 Ω ⑦开关一个，导线若干 (1)请选择实验中需要的器材　______　(选填标号)． (2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来． (3)小组由实验数据作出的UI图像如图乙所示，由图像可求得电源电动势为　__________　V，内电阻为　________　 Ω. [解析]　(1)电流表量程3 mA不能满足实验需要，故选量程为0.6 A的电流表；电动势小于1.5 V，故选量程为1.5 V的电压表．其他都是电路必需器材，故所需器材为：①③④⑥⑦. (2)如图所示． (3)根据图像得：E＝1.40 V，r＝2.8 Ω. [答案]　(1)①③④⑥⑦　(2)图见解析　(3)1.40　2.8 [典例2]　 (2025·福建龙岩高三质检)某同学为测量玩具电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻，现有如下实验器材：图3 A．电压表V(0～10 V，内阻约为3 kΩ) B．电流表A(0～0.6 A，内阻约为2 Ω) C．定值电阻R0＝13 Ω D．滑动变阻器R(0～50 Ω) E．待测蓄电池 F．开关S、导线若干为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0.实验中，多次调节外电阻R，读出相应的电压表和电流表示数U和I，通过描点、作图得到如图所示的UI图像． (1)为使测量结果尽量准确，应该选择　________　(填“甲”或“乙”)电路图． (2)由图像信息可知，蓄电池的电动势E＝　______　V，内电阻r＝　______　Ω. (3)实验中电表内阻会引起实验误差，若电压表内阻RV已知，在甲电路中电压表示数U和电流表示数I满足表达式U＝kI＋b，k、b均为常数，则b＝　________　(结果用RV、R0、r、E表示)． [解析]　(1)因电流表内阻对电池内阻的影响较大，则实验应该采用甲电路． (2)由图像信息可知，蓄电池的电动势E＝12 V，内电阻r＝eq \f(ΔU,ΔI)－R0＝eq \f(12,0.8) Ω－13 Ω＝2 Ω. (3)由电路可得E＝U＋eq \b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(I＋\f(U,RV)))(r＋R0)，即U＝eq \f(ERV,RV＋R0＋r)－eq \f(RVR0＋r,RV＋R0＋r)I，则b＝eq \f(RV,RV＋R0＋r)E. [答案]　(1)甲　(2)12　2　(3)eq \f(RV,RV＋R0＋r)E 热点二　数据处理及误差分析 [典例3]　(2023·浙江6月选考，16(Ⅱ))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a端应连接到　________　(选填“A”“B”“C”或“D”)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　________　V. (2)测得的7组数据已标在如图3所示UI坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝　______　 V和内阻r＝　________　 Ω.(计算结果均保留两位小数) 图3 [解析]　(1)电压表测量的电压应为滑动变阻器接入电路中电阻丝两端的电阻，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B处；干电池电动势约为1.5 V，电压表选择0～3 V量程，分度值为0.1 V，题图中电压表读数为1.20 V； (2)作出UI如图所示根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir，可知UI图像纵轴截距为电源电动势可得E＝1.5 V UI图像斜率的绝对值等于电源内阻 r＝eq \f(1.50－1.00,0.48－0) Ω＝1.04 Ω. [答案]　(1)B　1.20　(2)1.50　1.04 [典例4]　(2024·辽宁卷，12)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； 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＝　________　. (3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2，若eq \f(k2,k1)＝n，则待测电池的内阻r＝　________　(用n和R0表示)． [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，设金属丝的电阻率为ρ，横截面积为S，结合欧姆定律和电阻定律I＝eq \f(U,R)，R＝ρeq \f(L,S)，联立可得U＝E－eq \f(US,ρL)r，整理可得eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(Sr,Eρ)·eq \f(1,L)，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I＝eq \f(U,R)，R＝ρeq \f(L,S)，联立后整理eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(Sr＋R0,Eρ)·eq \f(1,L)，可知图线的纵轴截距b＝eq \f(1,E)，解得E＝eq \f(1,b)， (3)由题意可知k1＝eq \f(Sr,Eρ)，k2＝eq \f(Sr＋R0,Eρ) 又eq \f(k2,k1)＝n，联立解得r＝eq \f(R0,n－1). [答案]　(1)A　(2)eq \f(1,b)　(3)eq \f(R0,n－1) 热点三　拓展创新实验 1．实验方法、方案的选择根据题目所给仪器→确定实验方案(伏安法、安阻法、伏阻法等)．安阻法伏阻法 eq \f(1,I)＝eq \f(1,E)R＋eq \f(r,E) eq \f(1,U)＝eq \f(r,E)·eq \f(1,R)＋eq \f(1,E) 纵轴截距为eq \f(r,E)，斜率为eq \f(1,E) 纵轴截距为eq \f(1,E)，斜率为eq \f(r,E) E测＝E真，r测＞r真 E测＜E真，r测＜r真 (1)伏伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示．测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，E＝U1＋U2＋eq \f(U1,RV)r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋eq \f(U1′,RV)r，解方程组可求得E、r. (2)粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U＝eq \f(ERV,RV＋r)≈E，需满足RV≫r. 2．实验器材的灵活选用 (1)定值电阻可以作为保护电阻． (2)定值电阻可以当电压表使用． (3)定值电阻可以当电流表使用． (4)电压表可以当小量程的电流表使用． [典例5]　(2023·湖北卷，12)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eq \f(1,I) 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”)．　 1．根据UI图像的纵截距读出电源的电动势，根据图像的斜率求出电源的内阻 2．根据闭合电路欧姆定律列方程，变形得出eq \f(1,I) R函数关系，再结合eq \f(1,I) R图像的纵截距求得RA的大小 [解析]　(1)实物连线如图： (2)由电路结合闭合电路的欧姆定律可得 U＝E－Ir，由图像可知E＝1.58 V，内阻r＝eq \f(1.58－1.37,0.33) Ω＝0.64 Ω， (3)根据E＝I(R＋RA＋r)，可得eq \f(1,I)＝eq \f(1,E)·R＋eq \f(RA＋r,E)，由图像可知eq \f(RA＋r,E)＝2 A－1，解得RA＝2.5 Ω. (4)由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值，即实验中测得的电池内阻偏小． [答案]　 (1) (2)1.58　0.64　(3)2.5　(4)偏小 [典例6]　(2025·江西抚州市临川一中月考)在测定两节干电池电动势和内阻的实验中，某同学用到的器材有一个电压表、一个电阻箱、一个定值电阻R0、一个开关S、两节干电池、若干导线，其实验实物图如图甲所示． (1)改变电阻箱的阻值R，用图甲中的电压表测出多组电阻箱两端的电压U.实物图甲中已连接好部分电路，请按照实验要求将剩余部分电路连接好． (2)在坐标纸上作出eq \f(1,U)与eq \f(1,R)的关系图线如图乙所示，结合图线计算出两节干电池的电动势E＝　__________　，内阻r＝　__________　.(结果均用a、b和R0表示) (3)若考虑电压表并非理想电压表，则电动势的测量值与真实值相比　________　；内阻的测量值与真实值相比　________　.(均选填“偏大”“相等”或“偏小”) (4)另一位同学将图甲电压表的导线改接在R0的c、d端，改变电阻箱的阻值R，测出多组电压表的数据U，若用图像法测算电源的电动势和内阻，为了使得到的图线是一条直线，则该同学应描绘_____________________________________________________________． A.eq \f(1,U) eq \f(1,R)图像　　 B．UR图像 C.eq \f(1,U) R图像 D．UR2图像 [解析]　(1)因电源是两节干电池，选取电压表量程为0～3 V，实物图连接如图所示． (2)由闭合电路欧姆定律可知E＝U＋eq \f(U,R)(R0＋r) 整理可得eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(R0＋r,E)·eq \f(1,R)，因为纵轴截距b＝eq \f(1,E)，所以E＝eq \f(1,b)，因为斜率绝对值为eq \f(b,a)＝eq \f(R0＋r,E)，可得r＝eq \f(1,a)－R0； (3)由(2)问知b＝eq \f(1,E测)，① eq \f(b,a)＝eq \f(R0＋r测,E测)，② 若考虑电压表并非理想电压表，则E真＝U＋eq \f(U,R并)(R0＋r真)，其中eq \f(1,R并)＝eq \f(1,R)＋eq \f(1,RV)，整理可得eq \f(1,U)＝eq \f(1,E真)＋eq \f(R0＋r真,E真)·eq \f(1,RV)＋eq \f(R0＋r真,E真)·eq \f(1,R)，由此可知b＝eq \f(1,E真)＋eq \f(R0＋r真,E真RV)，③ eq \f(b,a)＝eq \f(R0＋r真,E真)，④ 对比①与③，可知E真>E测，对比②与④，可知r真>r测； (4)由闭合电路欧姆定律可知E＝U＋eq \f(U,R0)(R＋r)，整理可得eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(r,ER0)＋eq \f(1,ER0)·R，所以应描绘的是eq \f(1,U)－R图像，故选C. [答案]　(1)见解析图　(2)eq \f(1,b)　eq \f(1,a)－R0　(3)偏小　偏小　(4)C $$

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