实验12 电池电动势和内阻的测量-【优学精研】2027年高考物理一轮总复习教用课件（提升版）

该高中物理高考复习课件聚焦“电池电动势和内阻的测量”实验专题，依据高考评价体系梳理了实验原理、操作规范、数据处理（图像法/公式法）及误差分析等核心考点，结合近五年高考真题统计，明确图像法（如U-I图、1/I-R图）占60%的高频考查权重，归纳出公式法求平均值、图像斜率截距法等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题驱动+创新探究+素养落地”，以2025海南高考题为例，详解U-I图像中“纵轴截距求E、斜率绝对值求r”的解题技巧，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。包含电压表分流/电流表分压误差分析易错点，设“创新实验案例库”（电阻箱、电流传感器应用），帮助学生掌握得分关键，教师可据此高效组织复习，提升备考质量。

实验12　电池电动势和内阻的测量 目 录 CONTENTS 实验基础·必备 实验技能·创新 课时跟踪训练 实验基础·必备 目 录 实验原理 （1）电路图和实物图（如图甲、乙所示）。 （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 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 实验操作 （1）选量程、连线路：电流表用0～0.6 A量程，电压表用0～3 V量程， 按原理图连接电路，注意电压表、电流表的正、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）断开开关，拆除电路，整理好器材 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 注意事项 （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，应小于0.5 A，读数要快。 （3）要测出不少于6组的（I，U）数据，变化范围要大些 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 数 据 处 理 方法一：公式法。取六组对应的U、I数据，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： 图像法。用作图法处理数据，如图所示。 （1）图线与纵轴交点为电动势E。 （2）图线的斜率的绝对值表示内阻，即r＝ 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 实验原理 实验操作 注意事项 误 差 分 析 （1）读数不准确和电表不是理想电表引起误差。 （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。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 实验原理 实验操作 注意事项 误 差 分 析 （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，I短测＜I短真，因为r测＝，所以r测＞r真 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 实验技能·创新 目 录 　　 一、教材原型实验 （2025·海南高考16题）如图是“测量电源的电动势和内阻”的实验 电路。 有如下器材 电源E1（约为3 V，内阻未知） 电压表V（0～3 V，RV约为3 kΩ） 电流表A（0～6 A，RA约为1 Ω） 定值电阻R0＝3 Ω 滑动变阻器R1（0～50 Ω） 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）为了提高测量精度，电路图中滑动变阻器应选 ⁠。 解析： 为了提高测量精度，方便调节电路，滑动变阻器选择最大阻 值较小的R1。 R1　 滑动变阻器R2（0～500 Ω） 开关S 导线若干 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）闭合开关S，多次调节滑动变阻器，记录U、I，如下表 U/V 1.00 1.30 1.70 2.00 2.50 I/A 0.38 0.32 0.24 0.18 0.08 根据表中数据作出U-I图像。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 答案：见解析 解析： 图像如下： （3）由U-I图像可求出电动势E1＝ V，内阻r＝ Ω（均保 留三位有效数字）。 2.90　 2.18　 解析： 根据闭合电路欧姆定律有U＝E1－I（R0＋r），结合图线可得 E1＝2.90 V，R0＋r＝ Ω，解得r＝2.18 Ω。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （4）考虑电压表分流引起的误差，则E测 E真（选填“大于” “等 于”或“小于”）；r测与真实值r真之间的关系式为 ⁠ （用RV，R0，r测，r真表示）。 解析： 将电压表和电源等效为新的电源，故此时根据图像得到的电 动势和内阻为等效电源的电动势和内阻，等效电源的电动势为E测＝ ·RV，故E测＜E真；将R0等效进电源的内阻中，可得等效新电源的 内阻为r测＝。 小于　 r测＝　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2024·甘肃高考12题）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1所示电路测量电流表的内阻。从图2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　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） ②用图3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（RA＋r）　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） ③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图4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（1.41也可）　 1.0（1.1也可）　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： ①根据题图2可知，电压表示数为0.60 V，电流表示数为0.58 A，根据部分电路欧姆定律得RA＝ Ω≈1.0 Ω。②根据闭合电路欧姆定 律得E＝U＋I（RA＋r）。③由②可知U＝E－I（RA＋r），结合题图4可知 电源的电动势E＝1.40 V，图线斜率的绝对值表示电流表内阻与电源内阻 之和，则RA＋r＝Ω，解得r＝1.0 Ω。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）考虑电压表内阻影响 该小组也尝试用图5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　 解析： 由于电压表内阻很大，且串联接入电路，则回路中的电流会非常 小，无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数都非常小，D正确。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 二、创新拓展实验 创新角度1： 实验器材、 原理的创新 （1）用电阻箱和电流传感器进行实验。 （2）用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流 见〔典例3〕 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 创新角度1： 实验器材、 原理的创新 利用“电阻丝＋金属夹”充当滑动变阻器 见〔典例4〕 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 创新角度2： 数据处理的 创新 利用-R图线的斜率、截距的意义求解电动势E和内阻r 见〔典例3〕 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 创新角度2： 数据处理的创新 利用-图线的斜率、截距的意义求解电动势E和内阻r 见〔典例4〕 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2025·湖北高考11题）某实验小组为测量一节干电池的电动势E和 内阻r，设计了如图a所示电路，所用器材如下：干电池、智能手机、电流 传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路，将智 能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接，闭合开关S，逐次改变电阻箱的 阻值R，用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题： 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）R0在电路中起 （选填“保护”或“分流”）作用。 解析： R0能避免电路中的电流过大，起到保护作用。 保护　 （2）与E、r、R、R0的关系式为＝ 　＋　。 解析： 对整个回路，由闭合电路欧姆定律有E＝I（R＋R0＋r），整理 得＝＋。 ＋　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）根据记录数据作出-R图像，如图b所示。已知R0＝9.0 Ω，可得E＝ V（保留三位有效数字），r＝ Ω（保留两位有效数字）。 解析： 结合（2）中关系式与题图b可知，干电池的电动势E＝＝ V＝1.47 V，内阻r＝－R0＝ Ω－9 Ω＝1.3 Ω。 1.47　 1.3　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （4）电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果 （选填 “有”或“无”）影响。 解析： 结合（2）（3）分析可知，实验中的测量值实际是干电池与电流传感器的总电阻，所以电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。 有　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2024·吉林高考11题）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： 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 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 （选 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。 A　 解析：①为了保护电路，开关闭合前应将金属夹置于电阻丝接入电路电阻最大处，即A端； 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （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＝n，则待测电池的内阻r ＝ （用n和R0表示）。 解析： 设金属丝的总电阻为R，总长度为x，对题图a根据闭合电路欧 姆定律有E＝U＋r，可得＝＋·，对题图b有E＝U＋（r＋R0），可 得＝＋·，结合题图c可知b＝，k1＝，k2＝，又 ＝n，解得E＝，r＝。 　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 课时跟踪训练 目 录 1. （2024·北京高考15题节选）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1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2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 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析：根据题意可知，通过电源的电流为I＝，则根据闭合电路欧姆定律 可得E＝U＋Ir＝U＋r，变形得U＝－r＋E，结合U-图像纵截距可知E＝ 1.0 V，结合U-图像斜率的绝对值可知r＝ Ω≈3.3 kΩ。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 2. （2025·山东潍坊一模）某兴趣小组尝试测量某电源的电动势和内阻， 并探究滑动变阻器（最大阻值为20 Ω）消耗的功率P。 （1）已知电源内阻比较小，移动滑动变阻器滑片时，为了使电压表示数 变化比较明显，该小组同学在思考后将R0＝8 Ω的定值电阻串联到电路中， 则图甲中的 （选填“A”或“B”）可以解决该问题。 A　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，由于r太小，U值变化 较小，所以串联电阻应置于干路。故选A。 （2）根据（1）问中选择的电路，多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相 应的电压表和电流表示数U和I， 将测得的数据描绘出如图乙所示的U-I图像，电源的内阻r0＝ ⁠ Ω（结果保留2位有效数字），滑动变阻器R消耗的最大功率为 ⁠ W。 2.0　 0.225　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 根据题图甲中A电路，由闭合电路欧姆定律有U＝E－I（r0＋ R0），结合题图乙可知，纵轴截距表示电动势，即E＝3.0 V，斜率绝对值 表示等效内阻，则r0＋R0＝｜k｜＝ Ω＝10 Ω，解得r0＝2.0 Ω，串联 电阻R0后，等效内阻为r＝r0＋R0，所以当滑动变阻器的阻值等于r时，滑动 变阻器消耗的功率最大，Pm＝＝＝ W＝0.225 W。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）该小组同学根据（1）问中选择的电路，分析了实验中由电表内阻引 起的实验误差。下列选项中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的U-I 图像，虚线是该电源在没有电表内阻影响的理想情况下对应的U-I图像，则 可能正确的是 ⁠。 B　 解析： 由电路图可知，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于 真实值，因此虚线在实线的上方，当电压表示数为零时，电流测量值与真 实值相等，因此虚线与实线在I轴相交。故选B。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 3. （2026·河北秦皇岛模拟）一同学测量某干电池的电动势和内阻。 （1）图甲是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验 电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。 ① ⁠； ② ⁠。 开关未断开 电阻箱阻值为零 解析：在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，以确保实验仪器的安全。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表： R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A－1 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8 根据表中数据，在图乙所示的方格纸上作出R- 图像。 由图像可计算出该干电池的电动势为 V，内阻为 Ω。 答案：见解析图 1.38　 1.2　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析：根据闭合电路欧姆定律得E＝I （R＋r），整理可得R＝－r＝E·－r，即R- 图像为直线。 描点连线后图像如图所示。 根据图像可知r＝1.2 Ω。 图像的斜率表示电动势E，在R-图像上取两 点（2，1.58）、（5，5.71），则E＝ V≈1.38 V。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量 程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数 为0.33 A时，电压表的指针位置如图丙所示，则该干电池的电动势应 为 V，内阻应为 ⁠ Ω。 1.38[结果与（2）问第一个空格一致]　 1.0[结果比 （2）问第二个空格少0.2]　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 根据部分电路欧姆定律，得电流表的内阻rA＝＝ Ω＝ 0.2 Ω，由E＝I（R＋r'＋rA）得R＝E·－（r'＋rA），R-图像的斜率仍为电 动势E，即E＝1.38 V，而干电池的内阻应为r'＝r－rA＝1.0 Ω。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 4. （2026·广东揭阳期末）某实验小组用电阻箱、定值电阻和电压表（内 阻可视为无穷大）设计了如图1所示的实验电路图，既能测出定值电阻R1的 阻值，又能同时测出水果电池的电动势和内阻，实验步骤如下： （1）根据电路图用笔画线代替导线，在实物图2上连接完整的电路， 并且： 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） ①将S2接到A，闭合S1，当电阻箱的阻值为504 Ω时，电压表示数为 0.30 V； ②保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，电压表示数为0.35 V； ③仍将S2切换到B，多次调节电阻箱，读出 多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U。 答案：见解析图 1 2 3 4 5 解析：根据实验电路图连接实物图如图所示。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）根据上述步骤，可得出定值电阻R1的阻值为 Ω。 解析： 根据串联电路分压比等于电阻比可得＝，解得 R1＝84 Ω。 84　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）将实验测得的数据填入表格中，如表所示： 数据序号 1 2 3 4 5 6 U/V 0.09 0.16 0.27 0.40 0.55 0.67 R＋R1/（×103 Ω） 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 4.0 /V－1 11.11 6.25 3.70 2.50 1.82 1.49 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 由测得的数据，利用计算机得出电压表示数的倒数和电阻箱与定值电 阻之和的倒数，-图像如图3所示。根据图像可求得水果电 池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（结果均保 留小数点后2位） 0.83　 8.33×102　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析：根据闭合电路欧姆定律可知E＝U＋，变形可得＝ ·＋，根据题图3可知＝1.2 V－1，＝ Ω/V， 解得E≈0.83 V，r≈8.33×102 Ω。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 5. （2026·河南开封模拟）某物理兴趣小组要测量一干电池的电动势和内 阻，要求尽可能减小实验误差。实验室提供器材如下： 待测干电池 电流表A1：量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω 电流表A2：量程0～150 μA，内阻为1 000 Ω 滑动变阻器R1：阻值范围为0～20 Ω 电阻箱R2：阻值范围为0～9 999.9 Ω 开关S、导线若干 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）该小组利用给定的器材设计了以下三种测量电路图，其中较为合理 的电路图为图 （选填“甲”“乙”或“丙”）。 丙　 解析：电流表A1测电路中的电流，电流表A2与电阻箱串联，改装成电压表；考虑到A1的内阻对电源内阻的测量影响，则应采用图丙所示的电路。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）该小组根据选用第（1）问中较合理的电 路图，并将电阻箱的阻值调为R2＝9 000 Ω，进 行正确的实验操作。电流表A1的示数用I1表示， 电流表A2的示数用I2表示，作出I2-I1图像如图丁 所示，根据图像可知，该电源的电动势E＝ V，内阻 r＝ ⁠ Ω。（结果均保留小数点后两位） 1.46（1.44～1.48均可）　 0.72（0.70～0.74均 可）　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 由图丙所示的电路，根据闭合电路欧姆定律可得E＝I2（R2＋ Rg）＋（I1＋I2）r，解得I2＝－I1＋，由图丁可知 ＝146×10－6 A，＝×10－6，解得E＝1.46 V， r≈0.72 Ω。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）若实验操作及数据处理均无误，则电源内阻的测量值 ⁠真实 值。（选填“大于”“小于”或“等于”） 解析： 由电路图丙和关系式E＝I2（R2＋Rg）＋（I1＋I2）r可知，电源 电流为A1和A2示数之和，测量值等于真实值，又A2内阻R2已知，该实验电 路不存在系统误差，故电源电动势和内阻的测量值都等于真实值。 等于　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） $