2.课时跟踪检测卷 第十二章 电能 能量守恒定律 05 二十二 实验：电池电动势和内阻的测量（配套word）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）教师用书

本讲义聚焦电池电动势和内阻的测量这一核心知识点，系统梳理从闭合电路欧姆定律基础原理，到伏安法、电阻箱图像法等实验方案设计，再到误差分析及实际情境应用（如水果电池、新能源电芯）的学习支架。 该资料特色在于多样化实验情境与科学探究结合，通过干电池、水果电池等实例，运用图像法处理数据培养科学思维，注重误差分析提升科学态度，课中辅助教师教学，课后帮助学生巩固与查漏补缺。

二十二　实验:电池电动势和内阻的测量 (25分钟　40分) 1.(8分)(2025·抚顺高二检测)某学习小组计划用实验测量电源的电动势和内阻,从实验室获得的器材有:干电池一节(电动势约为1.5 V,内阻约为1 Ω),电压表(量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ),电流表(量程为0~0.6 A,内阻约为1 Ω),滑动变阻器R(阻值变化范围为0~20 Ω),开关、导线若干。 (1)学习小组的同学根据实验目的设计了实验电路并连接了实验电路(部分),如图甲所示,还有一根导线未连接,请用笔画线代替导线,完成最后一根导线的连接。(2分) 答案:(1)图见解析 【解析】(1)由于电流表内阻未知且接近电源内阻,因此本实验中电流表应采用内接法,实物图如图所示: (2)同学们正确连接电路,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,测得多组电压表示数U和电流表示数I,利用实验数据画出U-I图线如图乙所示,则此干电池的电动势E=　1.56　V,内阻r=　1.12　Ω。(结果均保留三位有效数字)(4分)  【解析】(2)根据闭合电路的欧姆定律有U=E-r·I,结合题图乙可知,纵截距b=1.56 V,图像斜率的绝对值k=1.12 Ω,则干电池的电动势E=b=1.56 V,内阻r=k=1.12 Ω。 (3)在忽略偶然误差的情况下,本实验测得的内阻　偏小　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2分)  【解析】(3)由于电压表的分流,在忽略偶然误差的情况下,本实验测得的内阻偏小。 2.(8分)(2025·清远高二检测)某学校劳动实践基地实践小组收获了劳动成果番茄,将两个不同金属电极插入番茄中就可以做成一个水果电池(铜片为正极,锌片为负极),甲同学将两个水果电池的正负极依次连接做成水果电池组,想要准确地测量该水果电池组的电动势E和内阻r。 (1)请用笔画线代替导线将实物图补充完整;(2分) 答案:(1)图见解析 【解析】(1)实物图连接,如图所示 (2)乙同学正确连接电路后,调节电阻箱R的阻值,得到的测量数据如表所示。根据实验数据作出的U-I图像如图2所示,则从图像中得出该电池的电动势为E=　0.46　V,内阻为r=　1.7　kΩ;(结果均保留两位有效数字)(4分)  R/kΩ 2 3 4 5 6 7 8 I/mA 0.150 0.122 0.105 0.095 0.085 0.078 0.070 U/V 0.300 0.366 0.420 0.475 0.510 0.546 0.560 【解析】(2)毫安表内阻相对水果电池内阻较小可忽略不计,根据闭合电路欧姆定律可得U=2E-I·2r,结合图像可知2E=0.92 V,2r=3.44 kΩ,解得E=0.46 V,r≈1.7 kΩ。 (3)丙同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.8 V,0.8 W”的小灯泡供电,灯泡仍不发光,检查电路无故障,分析灯泡不亮的原因是　水果电池内阻太大,电流太小　。(2分)  【解析】(3)灯泡不亮的原因是水果电池的内阻太大,接灯泡时,电流太小,灯泡实际功率太小,不会发光。 3.(6分)(2025·延边高二检测)如图甲是家用电子体重秤,因为轻小方便深受人们的青睐。某同学用电子体重秤上的压敏电阻R和一个电流表测定电池的电动势和内阻。该同学通过查阅说明书得知该压敏电阻的阻值R只和其受到的压力FN有关,且R=R0+kFN,其中R0和k为已知常数,当地重力加速度为g。 备有下列器材:待测电池、压敏电阻、天平、电流表一只、质量不同的物体、开关一个、导线若干。主要实验步骤如下: ①按设计电路图乙连接好实物; ②用天平测量物体的质量m,将物体放在压敏电阻上,闭合开关S,读出对应的电流表示数I ③更换不同质量的物体,重复②的操作,记录多组数据; ④根据所测量的数据作出图像如图丙所示,且所有数据对应单位均为国际单位。 请回答以下问题: (1)如图丙所示,选取为纵坐标,要符合图中图线特点,则横坐标代表的物理量为　m　(选填“”或“m”);(2分)  【解析】(1)根据乙图所示电路图,由闭合电路欧姆定律得E=I(R+r),由题意可知R=R0+kFN 对物体,由平衡条件可得FN=mg,联立以上各式,整理得=m+,k、E、R0都是常数,则与m成线性关系,则横坐标代表的物理量是m。 (2)若电流表的内阻可忽略,根据(1)问中选取横坐标后的图丙可知,待测电池的电动势E=　　V,内阻r=　-R0　Ω(选用k、g、R0表示)。(4分)  【解析】(2)由丙图可知,图像纵轴截距为=1,图像的斜率为==2,联立可得电动势和内阻分别为E=,r=-R0。 4.(8分)(2025·重庆高二检测)用如图甲所示电路测量电源的电动势和内阻,实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约1 Ω),定值电阻R0(阻值约5 Ω),电阻箱R,电压表V,开关S,导线若干。 (1)实验主要步骤如下:(2分) ①将电阻箱接入电路的阻值调到　最大　(选填“最大”或“最小”),闭合开关;  ②逐渐改变电阻箱接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电阻箱的示数R; ③以为坐标,为横坐标,作 -图线,如图乙所示(所有数据都用国际单位); ④求出 -图线斜率的绝对值k和纵截距b。 【解析】(1)为保护电路,将电阻箱接入电路的阻值调到最大,闭合开关。 (2)电压表最好选用 (　A　)(2分) A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ) B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ) 【解析】(2)由于待测电源的电动势约为3 V,为了减小电压表分流的影响,电压表最好选用内阻较大的A。 (3)选用k或b表示待测电源的电动势表达式E=　　。(2分)  【解析】(3)根据闭合电路欧姆定律E=U+(r+R0) 整理得=·,所以=b,解得E=。 (4)本实验中由于电压表存在内阻导致实验有误差,若已知电压表内阻为RV,则电动势的真实值为　　。(2分)  【解析】(4)若已知电压表内阻为RV,则根据闭合电路欧姆定律E真=U+()(r+R0),整理得=·,则有=k,=b,联立解得E真=。 5.(10分)(2025·武汉高二检测)新能源汽车已经普遍走进了我们的生活,某学习小组找到某款国产品牌新能源汽车的电池,电池铭牌上显示:动力电池系统额定电压为320 V,动力电池系统额定容量为26 Ah,电池采用的是刀片电池技术。已知该电池是由10块刀片电池串联而成,其中一块刀片电池又由10块电芯串联而成。现将一块电芯拆解出来,测量其电动势E和内阻r。 (1)该学习小组设计利用图1实验电路测一块电芯的电动势E和内电阻r,通过图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图2中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。在图2中,对应图1电路分析的U-I图像是　A　;(2分)  【解析】(1)对图2实线有E=U+(I+)r,整理得U=E·-·I,则电源电动势的测量值E·<E,此时虚线有U=E-Ir,因为有<r,比较可得此时实线的斜率应小于虚线,且当电压为零时,两图线的电流相等都为。故选A。 (2)为了消除电表内阻造成的实验误差,该学习小组设计了一个可以更准确地测量一块电芯的电动势E和内阻r的实验方案,同时考虑到刀片电池电芯的内阻较小,为了防止调节滑动变阻器电阻过小时,电流过大而损坏器材,该同学在电路中用了一个保护电阻R0,如图3所示,按照图3所示的电路图,将图4中的器材实物连线补充完整;(3分) 答案:(2)图见解析 【解析】(2)根据电路图可得实物连接图如图所示。 (3)实验记录了单刀双掷开关S2分别接1、2对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I,根据实验记录的数据绘制如图5中所示的A、B两条U-I图线,可以判断图线A是利用单刀双掷开关S2接　1　(选填“1”或“2”)中的实验数据描出的;(2分)  【解析】(3)当S2接1时,根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(r+R0+RA),当S2接2时,根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(r+R0) 可知S2接1时的斜率比S2接2时的斜率大,即可以判断图线A是利用单刀双掷开关S2接1中的实验数据描出的。 (4)综合实验方案和A、B两条图线,此电芯的内阻r=　-R0　(用图中EA、EB、IA、IB、R0表示)。(3分)  【解析】(4)S2接1时,所测电动势为电流表、定值电阻与电源串联后整体的等效电源的电动势,即S2接1时的电动势的测量值等于真实值,即有E=EA,由于S2接2时,当电路短路时,电压表没有分流,即此时的电流的测量值与真实值相等,结合上述可知,电源的真实的U-I图线是A图线纵轴交点与B图线横轴交点的连线,可知r=-R0。 - 6 - 学科网（北京）股份有限公司 $