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学用Word（提升版）

该高中物理高考复习学案系统覆盖电池电动势和内阻测量实验，整合实验原理、操作规范、数据处理（公式法与图像法）、误差分析等核心考点，通过原型实验与创新拓展（如电阻箱、电流传感器应用）构建层次化知识网络，以问题链引导学生自主梳理电路设计与数据处理逻辑。 亮点在于自主学习支持与科学思维培养，设置高考真题演练（如2025海南、湖北题）、图像法斜率截距分析任务，引导学生对比不同电路误差来源，培养科学探究与模型建构能力。配套诊断性数据记录表与误差分析反思卡，助力学生自主诊断薄弱环节，教师可依据学情精准指导，提升备考实效。

实验12　电池电动势和内阻的测量 实验原理 实验操作 注意事项 （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 （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 （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 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＝ 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。 　 （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 　　 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） 滑动变阻器R2（0～500 Ω） 开关S 导线若干 （1）为了提高测量精度，电路图中滑动变阻器应选　　　　。 （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。 （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）。 （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）。 尝试解答 （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）。 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）。 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）。 （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 尝试解答 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〕 利用“电阻丝＋金属夹”充当滑动变阻器 见〔典例4〕 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〕 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〕 （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： （1）R0在电路中起　　　　（选填“保护”或“分流”）作用。 （2）与E、r、R、R0的关系式为＝　　　　。 （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）。 （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。 尝试解答 （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： 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。 （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）。 尝试解答 提示：完成课后作业　第十章　实验12 4 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验12　电池电动势和内阻的测量 【实验技能·创新】 【典例1】　（1）R1　（2）见解析　（3）2.90　2.18　 （4）小于　r测＝ 解析：（1）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。 （2）图像如下： （3）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。 （4）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＝。 【典例2】　（1）①1.0　②I（RA＋r）　③1.40（1.41也可）　1.0（1.1也可）　（2）D 解析：（1）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。 （2）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。 【典例3】　（1）保护　（2）＋　（3）1.47　1.3　（4）有 解析：（1）R0能避免电路中的电流过大，起到保护作用。 （2）对整个回路，由闭合电路欧姆定律有E＝I（R＋R0＋r），整理得＝＋。 （3）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。 （4）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。 【典例4】　（1）①A　（2）　（3） 解析：（1）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； （2）（3）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＝。 学科网（北京）股份有限公司 $