第二十二讲 实验测定电池的电动势和内阻-【暑假辅导班】2023年新高二物理暑假精品课程（人教版）

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【暑假辅导班】2023年新高二物理暑假精品课程（人教版）
第二十二讲 实验：测定电池的电动势和内阻
【基础知识梳理】
一、实验原理和方法
1.伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的_____数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，用到的器材有______、_____、_____________、_________、______，电路图如图所示。

2.安阻法：由E＝IR＋Ir可知，只要能得到______的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有_______、_______、_______、_______，电路图如图2所示。

3.伏阻法：由E＝U＋r知，如果能得到______的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r用到的器材是______、_______、______、____ ____，电路图如图3所示。

【模型考点剖析】
考点一 实验基本操作步骤
二、实验器材
待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。
三、实验步骤
1．选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好。

2．把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(图中左端)。
3.闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如下表)。

4.多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。
5.断开电键，整理好器材。
四、数据处理
1.公式法把测量的几组数据分别代入E＝U＋Ir中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果。
2.图象法
(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。

考点2 数据处理
1.公式法把测量的几组数据分别代入E＝U＋Ir中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果。
2.图象法
(1)以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。
从图象角度看：
①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，因此短路电流测量值＝真实值；
②E测 E2，r1 > r2 D．E1 > E2，r1 < r2
4．（2023·北京杨镇第一中学高二期末）采用如图所示的电路，通过改变外电路电阻R，测出多组U、I的数据，作出图像，利用图像可以求解出电源的电动势和内电阻；某同学考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，认为本实验是存在系统误差的；关于该实验的系统误差，下列分析正确的是（　　）

A．滑动变阻器接入电路的阻值越大，系统误差越小
B．滑动变阻器接入电路的阻值大小对系统误差没有影响
C．电流表的分压作用导致该实验产生系统误差
D．电压表的分流作用导致该实验产生系统误差
5．（2020·长春市第二十中学高二月考）如图是测量电源电动势和内电阻的电路，关于误差的说法正确的是( )

A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值
B．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值
C．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值
D．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值
6．（2023·江苏省南京市第十二中学高二月考）在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中，某同学通过测量两个电池的电流和电压，得到了如图所示的图线，从图象中可以看出（ ）

A．电池的电动势较大，内电阻较大
B．电池的电动势较小，内电阻较小
C．电池的电动势较小，内电阻较大
D．电池的电动势较大，内电阻较小

二、多选题
7．（2023·北京师大附中高三二模）利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，正确的是（　　）
A．应选用较新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
B．应选用内阻比较大旧电池，使得电压表示数变化大
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方，这样可以保护电压表
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧
8．（2020·涟水县第一中学高二月考）下图是根据某次实验记录数据画出的U－I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是（ ）

A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E＝3.0 V
B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6 A
C．根据r＝E/I短，计算出待测电源内阻为5 Ω
D．根据r＝||，计算出待测电源内阻为1 Ω
9．（2019·上海高二专题练习）为测出电源电动势和内电阻，除了提供待测电池、导线、电键之外，再使用下列哪组器材，可以完成实验的是
A．电流表、电压表 B．电流表、电阻箱
C．电流表、滑动变阻器 D．电压表、滑动变阻器
E.电压表、电阻箱 F.电流表、电压表、滑动变阻器
10．（2017·山东济宁市·高二期中）如图所示，已知电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，定值电阻R=2Ω，通过小灯泡的电流为1A，已知小灯泡的电阻为3Ω，小型直流电动机的线圈电阻RM=1Ω，则(　　)

A．电动机两端的电压1V
B．电动机两端的电压6V
C．电动机的输入功率6W
D．电动机的输出功率5W
11．（2020·千阳县中学高二期中）如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U﹣I图线，关于此图线，下列的说法中正确的是（ ）

A．纵轴的截距表示电源的电动势，即E=3.0V
B．横轴的截距表示电源的短路电流，即I短=0.6A
C．电源的内阻r=5Ω
D．电源的内阻r=1.0Ω
12．（2015·浙江绍兴市·高二期末）小李同学为测量某电源的电动势和内电阻并同时测出定值电阻R0的阻值，他设计了如图所示的电路。实验时他用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数，在将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值。并作出下列甲、乙、丙三幅U-I，利用这些图线可以对应求出物理量是（　　）

A．甲图像可求电源的电动势和内电阻
B．乙图像可求电源的电动势和内电阻
C．丙图像可求滑动变阻器的阻值
D．丙图像可求电阻R0的阻值

三、填空题
13．（2023·上海高二期末）“用DIS测电源电动势和内电阻”的实验中，某同学测得电源的路端电压U随电流I的拟合图线如图所示。则该电源的电动势为_____V，内阻为_____Ω。

四、实验题
14．（2023·湖南岳阳市·高二期末）2020年12月1日23时许，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面预选着陆区，成为我国第三个成功实施月面软着陆的探测器。嫦娥五号选择了更高效率的太阳电池、嫦娥三号和嫦娥四号的太阳电池光电转换效率分别为28.6%和30.84%，嫦娥五号则达到了31%以上。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能、在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干。
（1）该实验小组先用一弱光照射太阳能电池、并用如图甲电路调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a。由图可知弱光照射太阳能电池时，其电动势_______V


（2）再改变实验中光的强度，用一强光重复实验，测得U-I曲线b，见图乙。当滑动变阻器的电阻为某值时，若曲线a的路端电压为1.0V，则滑动变阻器的测量电阻为___________，此电阻值对应的曲线b外电路消耗的电功率为___________W。（计算结果均保留两位有效数字）


15．（2023·浙江宁波市·高二期末）某实验小组利用如图甲所示电路测定一节5号干电池的电动势和内电阻。待测电池。备有下列器材
①电流表，量程0.6A ②电流表，量程3A
③电压表，量程3V ④电压表，量程15V
⑤滑动变阻器，0~20Ω ⑥开关一个，导线若干
（1）请选择实验中需要的器材______（选填标号，多选）。
（2）按电路图乙将实物（如图甲所示）连接起来。______
（3）某次测量时，电流表和电压表的读数如图丙所示，则电流表______A，电压表______V。
（4）实验测得的7组数据已在图丁的图上标出，请你完成图线______，并由图像可求得电源电动势为______V，内电阻为______Ω。（保留三位有效数字）

16．（2023·安徽淮北市·高三一模）某同学用甲图所示电路测量电池的电动势和内阻以及一个未知电阻R1。
（1）请用笔画线代替导线完成实物图连接；（______）

（2）将S2接到a，闭合S1，拨动电阻箱旋钮，使电阻箱阻值为11.0Ω，此时电压表读数为2.20V ；然后保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，闭合S1，电压表读数如图乙所示，则其读数为____ V ，此可算出电阻R1的阻值为_________Ω（结果保留三位有效数字）；


（3）在完成上述操作后，该同学将S2切换到a，闭合S1，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，由测得的数据，绘出了如图丙所示的图线，由此可求得电源电动势E=______V ，电源内阻r=_________Ω（ 结果保留三位有效数字）。
17．（2023·江苏泰州市·泰州中学高一期末）该同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是题图中的___________（填“甲”或“乙”）。

为完成实验，该同学用到开关和导线若干，以及以下器材：
A．电流表（0-0.6A）
B．电压表（0-3V）
C．滑动变阻器（0-10Ω）
D．滑动变阻器（0-500Ω）
(2)滑动变阻器应选用___________。（均填相应器材前的字母）
(3)根据实验数据作出图像如图所示，该电池的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留三位有效数字）

18．（2023·浙江衢州市·高二期末）小王同学在做“测量某节干电池的电动势和内阻的实验”中。
（1）首先直接利用多用电表电压档测量该干电池的电动势，根据图1中所给信息，其电动势大小为________；

（2）然后根据电路图连接好电路，如图2所示，闭合开关前，滑动变阻器滑片应打到最________端。（填“左”或“右”）
（3）将连接电压表右端的导线分别接在、位置后，改变滑动变阻器的阻值，得到两组不同的电流表、电压表数据，如下列表格所示，根据表格信息可以判断第二次实验是接在________（填“”或“”）位置获得的数据。

电流
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
第一次实验
电压
1.29
1.17
1.04
0.92
0.81
第二次实验
电压
1.10
0.95
0.80
0.69
0.52
（4）小王根据实验数据画出图像，如图3所示，可知该电池的内阻约为________（结果保留两位有效数字）

19．（2023·浙江嘉兴市·高二期末）实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：
干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）；
电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；
电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）；
滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）；
定值电阻R1（阻值2Ω）；
定值电阻R2（阻值5Ω）；
开关一个，导线若干。
①小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据作出U-I图像，如图乙所示。结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是___________。

A．电压表分流 B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大阻值较小 D．电流表内阻较小
②针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量，根据实验数据做出U—I图像，如图丙所示。根据图像可知，所选的定值电阻为___________（填“R1”或“R2”），干电池内阻r=___________Ω。（保留两位有效数字）

【答案】B R1 0.38~0.50
20．（2023·浙江杭州市·高二期末）甲、乙两个小组的同学欲测量如图1所示的1号干电池的电动势和内阻。

（1）甲组同学准备了量程为0~3V的学生用电压表、量程为0~0.6A的学生用电流表、滑动变阻器以及导线、开关。若电流表内阻和电池内阻阻值接近，请在答题卡上虚线框中为甲组同学画出正确的测量电路图。（________）
（2）乙组同学准备用如图2所示的多用电表进行探究。

①乙组同学想粗测这节干电池的电动势，那么他们应该把多用电表的选择开关旋转到___________。
A．“ACV10” B．“” C．“DCmA2.5” D．“DCV2.5”
②乙组同学选择了合适的挡位，并将红表笔接入了多用电表的“+”孔，黑表笔接入多用电表的“–”孔。则关于该干电池电动势的测量下列说法正确的是___________。

A．红、黑表笔已经正确接入
B．测量时应该把红表笔与干电池的正极相连
C．若测量结果如图3所示，则该干电池的电动势测量值为1.64V
D．本方案中电动势的测量值略大于其真实值