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高考物理一轮复习第9章实验12测量电池的电动势和内阻课件
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这是一份高考物理一轮复习第9章实验12测量电池的电动势和内阻课件，共60页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，类型1，类型2，答案甲，答案D，答案A，答案如图所示，答案b，答案见解析图等内容，欢迎下载使用。
类型一 教材原型实验 师生共研
[典例1] (一题多解)(2023·河北石家庄市高三教学质量检测)在实践活动中，某同学用苹果制成水果电池。该同学用如图甲所示的实验电路测量该电池的电动势和内阻，得到如图乙所示的U-I图线。
(1)由图线可得，该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果均保留3位有效数字)
[答案] 0.950 467
(2)实验测得的电池的内阻与真实值相比，r测________r真(选填“>” “<”或“＝”)，其原因是________(选填“电压表分流”或“电流表分压”)。
[答案] < 电压表分流
(3)为了更精确地测量该电池的内阻，该同学设计了如图丙所示的测量电路，其中S1、S2是单刀单掷开关，S3是单刀双掷开关，开始时开关S1、S2、S3均断开。
①请按照电路图丙，在图丁中用笔画线代替导线完成电路的连接； ②先闭合S1，将S3拨向a，读出电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，则电压表的内阻RV＝________； ③保持S1闭合，S3拨向b，读出电压表的示数为U2；最后闭合S2，读出电压表的示数为U3，电流表示数为I3，则该电池的内阻r＝________。(结果均用所测得物理量的符号表示)
[一题多解] 比较r测与r真的大小，还可以用以下方法： 图像法：由于电压表的分流作用，流过电池的实际 电流偏大，当电压表示数为零时不再分流，如图所 示，实际的U-I图线应为图中的虚线b，其图线的纵 截距和斜率绝对值分别代表了电池的真实电动势和 真实内阻，由图像可直观得出E测
(1)实验电路图应选择________(选填“甲”或“乙”)。
甲 乙
[解析] 图乙虽然测量的电源电动势准确，但电流表分压较为明显，所以内阻测量的误差很大；图甲虽然电动势和内阻测量均偏小，但是电压表内阻很大，分流不明显，所以电动势和内阻的测量误差较小，所以选择图甲可以减小由电表内电阻引起的实验误差。
(2)用笔画线代替导线，将图中的器材连成实验电路。
[解析] 连接实物图如图
(3)完成实验后，某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差。在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U-I图像。则本次实验分析误差的U-I图像是________。
A B C D
[解析] 对甲图，考虑电压表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得 与测量值U＝E－Ir对照知E测
[解析] 因为电压表的分流作用产生的误差，为减小电表内阻引起的实验误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是增大电压表的内阻，故D正确，ABC错误。故选D。
2．(2021·浙江1月选考)在“测定电池的电动势和内阻”实验中： (1)用如图1所示的电路图测量，得到的一条实验数据拟合线如图2所示，则该电池的电动势E＝________V(保留3位有效数字)；内阻r＝________Ω(保留2位有效数字)。
[解析] 根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，可得U＝E-Ir，将题图2中的图线延长与横、纵轴分别相交，如图所示：
[答案] 1.46(1.45～1.47) 0.64(0.63～0.67)
(2)现有如图3所示的实验器材，照片中电阻箱阻值可调范围为0～9 999 Ω，滑动变阻器阻值变化范围为0～10 Ω，电流表G的量程为0～3 mA、内阻为200 Ω，电压表的量程有0～3 V和0～15 V。请在图3中选择合适的器材，在相应方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图。
图3
[解析] 利用实验器材， 方法一：电流表量程太小，使用电阻箱和电压表代替电流表进行测量，电路图如图所示，
方法二：通过电阻箱改装电流表，扩大电流表的量程，实现电流的测量，电路图如图所示：
类型二 拓展创新实验 多维探究
考向1 实验原理创新 [典例2] 在有机玻璃板的中心固定一段镀锌铁丝，盖在盛有适量自来水的不锈钢桶上，铁丝下端浸在水中但不与桶的底面和侧面接触。以镀锌铁丝为负极，钢桶为正极，制成一个自来水电源。为测量该电源的电动势和内电阻，某同学设计了如图(a)所示的电路进行实验。使用器材主要有两个相同的微安表G1、G2(量程为200 μA)，两个相同的电阻箱R1、R2(规格均为9 999.9 Ω)。实验过程如下，完成步骤中的填空：
(1)调节电阻箱R1的阻值为______(选填“8 888.8”或“0.0”)Ω，调节R2的阻值为2 545.0 Ω，闭合开关S； (2)保持R2的值不变，调节R1，当R1＝6 000.0 Ω时，G1的示数为123.0 μA，G2的示数为82.0 μA，则微安表的内阻为________ Ω；
(3)保持R2的值不变，多次调节R1的值，记录两个微安表的示数如下表所示：
在图(b)中将所缺数据点补充完整，作出I2-I1图线；
(4)根据图线可求得电源的内阻r＝________ Ω，电动势E＝________ V。(结果保留两位有效数字)
思路点拨：①电路接通前，为了安全，要求接入电路的阻值较大。②由并联电路的电流之比等于电阻的反比，可以求出微安表的内阻。③由闭合电路欧姆定律推导出I2与I1的关系式，由I2-I1图像可以求出E和r，特别注意本题中G1表内阻已算出，在推导I2-I1关系式时，必然考虑G1内阻。
[解析] (1)为了保护电路，调节电阻箱的阻值为8 888.8 Ω。
(3)描点作图，如图所示
[答案] (1)8 888.8 (2)455.0 (3)图见解析 (4)2.4×103(2.3× 103，2.5×103均可) 0.60(0.57～0.62均可)
创新点解读 (1)“双电流表法”测电源电动势和内阻，是运用定值电阻进行电表改装，再进行实验。 (2)运用图像法“化曲为直”，通过闭合电路欧姆定律，对实验电路建立因变量和自变量的一次函数关系式，关注斜率、截距的物理意义，从而求出电动势E和内阻r。
考向2 实验器材创新 [典例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)连接：
图(b) 图(c)
(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________端(填“a”或“b”)；
[解析] 为了保护电流表，闭合开关前应使电路中的电阻最大，故金属夹应夹在电阻丝的b端。
(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； (4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图(b)所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为r0，该电池电动势和内阻可表示为E＝________，r＝________；(用R0、RA、k、d、r0表示)
(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)；
[解析] 实验电路图如图所示，先将单刀双掷开关S接1，记下电流表的示数I0，然后将单刀双掷开关S接2，移动金属夹的位置，直到电流表的示数为I0，记下此时接入电路的电阻丝对应的圆心角θ0，则r0＝ 。
(6)利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻。
创新点解读 本实验的创新点： (1)利用安阻法测量电动势和内阻； (2)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，代替常规的利用刻度尺测量接入电路的电阻丝长度的方法；
考向3 数据处理创新 [典例4] (2022·山东淄博模拟)为了同时测量一电源的电动势E和内阻r，以及未知阻值的电阻Rx，某同学设计了一电路。实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干。
甲 乙
(1)为实现上述目的，请完善图甲实物图连接；
[解析] 通过开关S2控制电路中的电阻Rx是否接入电路，电路原理图如图甲所示：
故实物连线图如图乙所示：
(2)该同学实验的主要步骤有： ①闭合S1、S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数； ②保持S1闭合，断开S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数； ③根据记录的数据，作出两条 图线如图乙所示。由图线可得电动势E＝________，内阻r＝________，Rx＝________。(用图中a、b、c表示)
类型一 教材原型实验 师生共研
[典例1] (一题多解)(2023·河北石家庄市高三教学质量检测)在实践活动中，某同学用苹果制成水果电池。该同学用如图甲所示的实验电路测量该电池的电动势和内阻，得到如图乙所示的U-I图线。
(1)由图线可得，该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果均保留3位有效数字)
[答案] 0.950 467
(2)实验测得的电池的内阻与真实值相比，r测________r真(选填“>” “<”或“＝”)，其原因是________(选填“电压表分流”或“电流表分压”)。
[答案] < 电压表分流
(3)为了更精确地测量该电池的内阻，该同学设计了如图丙所示的测量电路，其中S1、S2是单刀单掷开关，S3是单刀双掷开关，开始时开关S1、S2、S3均断开。
①请按照电路图丙，在图丁中用笔画线代替导线完成电路的连接； ②先闭合S1，将S3拨向a，读出电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，则电压表的内阻RV＝________； ③保持S1闭合，S3拨向b，读出电压表的示数为U2；最后闭合S2，读出电压表的示数为U3，电流表示数为I3，则该电池的内阻r＝________。(结果均用所测得物理量的符号表示)
[一题多解] 比较r测与r真的大小，还可以用以下方法： 图像法：由于电压表的分流作用，流过电池的实际 电流偏大，当电压表示数为零时不再分流，如图所 示，实际的U-I图线应为图中的虚线b，其图线的纵 截距和斜率绝对值分别代表了电池的真实电动势和 真实内阻，由图像可直观得出E测
(1)实验电路图应选择________(选填“甲”或“乙”)。
甲 乙
[解析] 图乙虽然测量的电源电动势准确，但电流表分压较为明显，所以内阻测量的误差很大；图甲虽然电动势和内阻测量均偏小，但是电压表内阻很大，分流不明显，所以电动势和内阻的测量误差较小，所以选择图甲可以减小由电表内电阻引起的实验误差。
(2)用笔画线代替导线，将图中的器材连成实验电路。
[解析] 连接实物图如图
(3)完成实验后，某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差。在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U-I图像。则本次实验分析误差的U-I图像是________。
A B C D
[解析] 对甲图，考虑电压表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得 与测量值U＝E－Ir对照知E测
[解析] 因为电压表的分流作用产生的误差，为减小电表内阻引起的实验误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是增大电压表的内阻，故D正确，ABC错误。故选D。
2．(2021·浙江1月选考)在“测定电池的电动势和内阻”实验中： (1)用如图1所示的电路图测量，得到的一条实验数据拟合线如图2所示，则该电池的电动势E＝________V(保留3位有效数字)；内阻r＝________Ω(保留2位有效数字)。
[解析] 根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，可得U＝E-Ir，将题图2中的图线延长与横、纵轴分别相交，如图所示：
[答案] 1.46(1.45～1.47) 0.64(0.63～0.67)
(2)现有如图3所示的实验器材，照片中电阻箱阻值可调范围为0～9 999 Ω，滑动变阻器阻值变化范围为0～10 Ω，电流表G的量程为0～3 mA、内阻为200 Ω，电压表的量程有0～3 V和0～15 V。请在图3中选择合适的器材，在相应方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图。
图3
[解析] 利用实验器材， 方法一：电流表量程太小，使用电阻箱和电压表代替电流表进行测量，电路图如图所示，
方法二：通过电阻箱改装电流表，扩大电流表的量程，实现电流的测量，电路图如图所示：
类型二 拓展创新实验 多维探究
考向1 实验原理创新 [典例2] 在有机玻璃板的中心固定一段镀锌铁丝，盖在盛有适量自来水的不锈钢桶上，铁丝下端浸在水中但不与桶的底面和侧面接触。以镀锌铁丝为负极，钢桶为正极，制成一个自来水电源。为测量该电源的电动势和内电阻，某同学设计了如图(a)所示的电路进行实验。使用器材主要有两个相同的微安表G1、G2(量程为200 μA)，两个相同的电阻箱R1、R2(规格均为9 999.9 Ω)。实验过程如下，完成步骤中的填空：
(1)调节电阻箱R1的阻值为______(选填“8 888.8”或“0.0”)Ω，调节R2的阻值为2 545.0 Ω，闭合开关S； (2)保持R2的值不变，调节R1，当R1＝6 000.0 Ω时，G1的示数为123.0 μA，G2的示数为82.0 μA，则微安表的内阻为________ Ω；
(3)保持R2的值不变，多次调节R1的值，记录两个微安表的示数如下表所示：
在图(b)中将所缺数据点补充完整，作出I2-I1图线；
(4)根据图线可求得电源的内阻r＝________ Ω，电动势E＝________ V。(结果保留两位有效数字)
思路点拨：①电路接通前，为了安全，要求接入电路的阻值较大。②由并联电路的电流之比等于电阻的反比，可以求出微安表的内阻。③由闭合电路欧姆定律推导出I2与I1的关系式，由I2-I1图像可以求出E和r，特别注意本题中G1表内阻已算出，在推导I2-I1关系式时，必然考虑G1内阻。
[解析] (1)为了保护电路，调节电阻箱的阻值为8 888.8 Ω。
(3)描点作图，如图所示
[答案] (1)8 888.8 (2)455.0 (3)图见解析 (4)2.4×103(2.3× 103，2.5×103均可) 0.60(0.57～0.62均可)
创新点解读 (1)“双电流表法”测电源电动势和内阻，是运用定值电阻进行电表改装，再进行实验。 (2)运用图像法“化曲为直”，通过闭合电路欧姆定律，对实验电路建立因变量和自变量的一次函数关系式，关注斜率、截距的物理意义，从而求出电动势E和内阻r。
考向2 实验器材创新 [典例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)连接：
图(b) 图(c)
(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________端(填“a”或“b”)；
[解析] 为了保护电流表，闭合开关前应使电路中的电阻最大，故金属夹应夹在电阻丝的b端。
(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； (4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图(b)所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为r0，该电池电动势和内阻可表示为E＝________，r＝________；(用R0、RA、k、d、r0表示)
(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)；
[解析] 实验电路图如图所示，先将单刀双掷开关S接1，记下电流表的示数I0，然后将单刀双掷开关S接2，移动金属夹的位置，直到电流表的示数为I0，记下此时接入电路的电阻丝对应的圆心角θ0，则r0＝ 。
(6)利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻。
创新点解读 本实验的创新点： (1)利用安阻法测量电动势和内阻； (2)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，代替常规的利用刻度尺测量接入电路的电阻丝长度的方法；
考向3 数据处理创新 [典例4] (2022·山东淄博模拟)为了同时测量一电源的电动势E和内阻r，以及未知阻值的电阻Rx，某同学设计了一电路。实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干。
甲 乙
(1)为实现上述目的，请完善图甲实物图连接；
[解析] 通过开关S2控制电路中的电阻Rx是否接入电路，电路原理图如图甲所示：
故实物连线图如图乙所示：
(2)该同学实验的主要步骤有： ①闭合S1、S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数； ②保持S1闭合，断开S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数； ③根据记录的数据，作出两条 图线如图乙所示。由图线可得电动势E＝________，内阻r＝________，Rx＝________。(用图中a、b、c表示)
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