2025秋高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十电池电动势和内阻的测量课件（73页PPT）

(共73张PPT)
第八章　恒定电流
实验十　电池电动势和内阻的测量
素养目标　1.学会用伏安法测电池的电动势和内阻. 2.学会利用图像处理实验数据.
考题1　（2025·八省联考河南卷）现测量电源的电动势E（约为3 V）和内阻r.可以选用的器材有：滑动变阻器R（最大阻值为15 Ω），定值电阻R0（阻值4 Ω），电压表V（量程0～3 V，内阻很大），电流表A1（量程0～0.6 A）和A2（量程0～3 A），开关S，导线若干等.电路原理图如图1所示.
答案：（1）图见解析
A1　
解析：（1）根据电路图可得实物连接图如图所示.
为了减小误差，电流选择量程为0～0.6 A的A1.

滑动变阻器　
3. 实验步骤
（3）闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1，U1）.用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中.
（4）断开开关，拆除电路，整理好器材.
0.6　
3　
大　
4. 用实验数据求E、r的处理方法
解得E、r.
（2）用作图法处理数据，如图所示.
E　
5. 误差分析
（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确.
（2）系统误差
①如图甲所示
＜　
＜　
方法b：等效电源法
②如图丙所示
方法a：电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA. 其中U－I图像如图丁所示.
方法b：等效电源法
如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA＞r真.
＝　
＞　
（3）电路选择
①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小.
②当 内阻已知时选图丙电路，此时r＝｜k｜－RA，没有系统误差.
6. 注意事项
（1）合理选择电压表、电流表量程.测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3 V量程，电流表选0.6 A量程，滑动变阻器选0～10 Ω.
（2）应使用内阻大些（用过一段时间）的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化.
（3）在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，忽略个别偏离直线较远的点，以减小偶然误差.
例1　（2022·天津卷）实验小组测量某型号电池的电动势和内阻.用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U－I图像如图2所示.
解析：（1）通过观察实物图可知电压表接在电源两端，故电路图为B.
B　
4.5　
1.8　
不变　
变大　
训练　（2025·陕西西安名校联考）家庭的各种遥控器中都会用到干电池，某同学想测量一节干电池的电动势和内阻（阻值小于1 Ω）.该同学按图甲所示的电路连接进行实验，并利用实验测得的数据在坐标纸上绘制出如图乙所示的U－I图像.除电池、开关、导线外，可供使用的器材还有：
A. 电压表（量程为0～3 V）；
B. 电流表A1（量程为0～0.6 A）；
C. 电流表A2（量程为0～3 A）；
D. 定值电阻R0（阻值为0.3 Ω）；
E. 滑动变阻器R1（阻值范围为0～5 Ω，最大电流为1 A）；
F. 滑动变阻器R2（阻值范围为0～200 Ω，最大电流为2 A）.
甲 乙
（1）请在虚线框中画出与图甲对应的电路图.
答案：（1）见解析图
解析：（1）由题中给出的实物图，画出电路图如图所示.
解析：（2）为了方便实验调节，且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用阻值较小的，即选择R1.滑动变阻器选R1，最大电流不超过1 A，可知选用电流表A1比较合适.
B　
E　
1.49　
0.52　
A. 这种方法得到的电动势测量值比真实值偏大
B. 这种方法得到的电动势测量值比真实值偏小
C. 由于电压表的分流作用，使实验测量值存在误差，故最好采用内阻更大的电压表
D. 由于电流表的分压作用，使实验测量值存在误差，故最好采用内阻更小的电流表
BC　
1.0　
3.3　
考题3　（2021·湖南卷）某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为R0）、一个电流表（内阻为RA）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干.由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘.某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度.主要实验步骤如下：
（1）将器材如图（a）所示连接.
b　
（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据.

（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0.利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）.
答案：（5）见解析图
解析：（5）实验器材中有定值电阻R0和单刀双掷开关，考虑使用等效替代法测量电阻丝电阻，如图所示，原理的简单说明：
①将开关置于R0位置，读出电流表示数I0.
②将开关置于电阻丝处，调节接入电路的电阻丝对应的圆心角，直到电流表示数为I0，读出此时角度θ.
③此时θr0＝R0，即可求得r0的数值.
（6）利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻.
深化1　　安阻法测电源电动势和内阻
（1）实验原理
闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，电路图如图所示.
（2）实验器材
电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺.
（4）误差分析
①误差来源：电流表有电阻，导致内阻测量不准确.
②结论：E测＝E真，r测＞r真（r测＝r真＋rA）.
（2）实验器材
电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺.
（4）误差分析
①误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确.
②结论：E测＜E真，r测＜r真.
角度1　伏阻法测电动势和内阻
例2　一实验小组利用如图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约1.5 V）和内阻r（小于2.0 Ω）.图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω；S为开关.按电路图连接电路.完成下列填空：
15.0　
（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U.

1.55　
1.2　
5　
角度2　安阻法测电动势和内阻
例3　某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻，实验室提供下列仪器：
A. 电池组（电动势约为3 V，内阻约为10 Ω）
B. 电压表 V（量程0～15.0 V，内阻约为3 000 Ω）
C. 电流表A（量程为0～2 mA，内阻RA＝12 Ω）
D. 定值电阻R0＝6 Ω
E. 电阻箱R1（0～999 Ω，0～1.0 A）
F. 滑动变阻器R2（0～2 000 Ω，0～1.0 A）
G. 导线及开关
（1）同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的（a）、（b）两种测量电路，经讨论后认为（a）测量电路不合理，应选（b）测量电路.请说明（a）测量电路不合理的原因：　 　. 　　
答案：（1）见解析
解析：（1）由于电流表量程较小，若直接测量干路中电流，则测量数据范围太小，测量误差较大，故（a）测量电路不合理.
（2）请在图乙中按照图（b）电路图连接测量电路.
答案：（2）见解析图
解析：（2）按照（b）电路图连接电路，如图所示.
丙
875　
3.6　
3I（R1＋Rg＋r）　
丁
3.2　
10.4　
解析：（6）由于改装后电流表测量的是干路电流的真实值，故求得的电源电动势也是真实值，故不受影响.
不受影响　
限时跟踪检测
A级·基础对点练
1. （2025·广东惠州调研）某科技活动小组利用铜片、锌片和柑橘制作了果汁电池，他们采取如图（a）所示的实验方案测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响.
图（a）
1
2
3
4
（1）为避免电压表分流作用对测量结果的影响，在图（a）中将实物电路连接完整（电流表为理想电流表）
答案：（1）见解析图
解析：（1）为避免电压表分流作用对测量结果的影响，则电流表需要采用相对于电源的内接法，电路连接如图所示.
1
2
3
4
0.975　
314　
1
2
3
4
1
2
3
4
解析：（4）根据题图（b）总结出实验结论，即当减小铜片与锌片的间距时，根据图像可知，随着电极间距的减小，纵截距不变，即电源电动势不变，图像的斜率的绝对值增大，则电源的内阻将增大.
不变　
增大　
1
2
3
4
2. 某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确.
电压表（量程0～3 V，内阻约为3 kΩ）
电流表（量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω）
滑动变阻器（0～20 Ω，额定电流1 A）
待测电池组（电动势约为3 V，内阻约为1 Ω）
开关、导线若干
5　
1
2
3
4
解析：（1）因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，题图中采用的是电流表内接法，故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱.
1
2
3
4
解析：（2）开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端.
a　
1
2
3
4
2.9　
0.80　
1
2
3
4
1
2
3
4
B级·能力提升练
3. （2025·湖南联考）某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”，为了测量其电动势和内阻，进行了以下实验：
（1）为了尽可能准确地测出水果电池的电动势和内阻，使用的实验器材有：数字式多用电表V（可视为理想电压表）、滑动变阻器R（最大阻值足够大）、微安表G、导线、开关等.实验电路如图甲所示，请根据电路图在图乙中完成实物连线.
答案：（1）见解析图
1
2
3
4
解析：（1）实物图连线如图所示.
1
2
3
4
丙
1.00　
20.8　
1
2
3
4
1
2
3
4
解析：（3）由题图甲所示电路图可知，由于电压表的分流作用，通过电源的电流大于电流表示数，电源U－I实验图像与真实图像如图所示，由图可知，电源电动势的测量值比真实值偏小，电源内阻的测量值比真实值偏小.
偏小　
偏小　
1
2
3
4
4. 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（阻值范围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.
答案：（1）如图所示
1
2
3
4
解析：（1）连线时注意电阻箱、电流表、电压表三者的串、并联关系，如答案图所示.
1
2
3
4
图（c）
1.58　
0.63（0.62～0.64均
可）　
1
2
3
4
1
2
3
4
2.6　
图（d）
1
2
3
4
（4）由于电压表内阻不是无穷大的，所以实验测得的是电压表的内阻和电源内阻的并联值，即实验中测得的电池内阻偏小.
偏小　
1
2
3
4