人教版2024年高考一輪復(fù)習(xí)物理《第47講 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》復(fù)習(xí)講義

第47講測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

目錄

復(fù)習(xí)目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

?考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

【夯基?必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】

知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項(xiàng)、誤差分析

【提升?必考題型歸納】

考向1實(shí)驗(yàn)原理與操作

考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析

?考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案

【夯基?必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】

知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)

【提升?必考題型歸納】

考向1實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)

考向2實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新

考向3實(shí)驗(yàn)思路的創(chuàng)新

真題感悟

1、理解和掌握測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。

2、能夠在原型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)或者創(chuàng)新，做出同類探究。

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析

各地高考對(duì)測(cè)定電源的電動(dòng)

2023年湖北卷第12題勢(shì)和內(nèi)阻這個(gè)實(shí)驗(yàn)的考查近

2023年6月浙江卷第18幾年頻度較高，考查多在原型

測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)

題實(shí)驗(yàn)的所用原理的基礎(chǔ)之上，

阻

2022年天津卷第10題通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的方式予以考

查。

??oo

1.實(shí)驗(yàn)原理與操作

考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

.無(wú)羋必備基理眥噬理

知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑵鞑?、原理、步驟、注意事項(xiàng)、誤差分析

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

L測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

2.加深對(duì)閉合電路歐姆定律的理解。

（二）實(shí)驗(yàn)思路

如圖甲或圖乙所示,改變R的阻值,從電壓表和電流表中讀出幾組U、I值,利用閉

合電路的歐姆定律求E、r值。

（三）實(shí)驗(yàn)器材

電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆和刻度尺。

（四）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

1.按實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路。

2.把變阻器的滑片移動(dòng)到使接入電路阻值最大的一端。

3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器,記錄幾組I、U值,填入表格中。

4.斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材。

（五）數(shù)據(jù)處理

方法一:列方程組求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的大小

(Ui=E-lxr(U2—ET2r[%=E-l^r

(1)1^4=E-hr.(2)(l/s=E*，;⑶E=E-ler

根據(jù)以上三組方程分別求出E、r,再取其平均值作為電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻ro

方法二:用作圖法處理數(shù)據(jù),如圖所示。

（1）圖線與縱軸交點(diǎn)為E;

⑵圖線的斜率的絕對(duì)值表示

（六）誤差分析

1.由于讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差。

2.用圖像法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差。

3.實(shí)驗(yàn)時(shí)通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電流過(guò)大，都會(huì)引起E、r變化。

4.若采用圖甲電路，由于電壓表的分流作用造成誤差，電壓值越大，電壓表的分流

越多，對(duì)應(yīng)的I苴與I測(cè)的差值越大。其U-I圖像如圖丙所示。結(jié)論:E水E?,r測(cè)＜r

真。

5.若采用圖乙電路，由于電流表的分壓作用造成誤差，電流值越大，電流表的分壓

越多，對(duì)應(yīng)的U真與U測(cè)的差值越大。其UT圖像如圖丁所示。結(jié)論:￡測(cè)=￡真,rQr

真。

（七）注意事項(xiàng)

1.為了使電池的路端電壓變化明顯，應(yīng)選內(nèi)阻大些的電池（選用已使用過(guò)一段時(shí)

間的干電池）。

2.在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大,每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源，以免干

電池的E和r明顯變化。

3.要測(cè)出多組（I,U）數(shù)據(jù),且變化范圍要大些。

4.畫U-I圖線時(shí),縱軸的刻度可以不從零開始,而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)

值開始（橫坐標(biāo)I必須從零開始）。但這時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值不再是短路

電流,而圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值仍為電源電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)

阻。

一提升?必考題型歸納

考向1實(shí)驗(yàn)原理與操作

1.某物理實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量充電寶的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)時(shí)使用了標(biāo)志為“輸出

5V”的某品牌充電寶，其內(nèi)阻很小。除充電寶外，還準(zhǔn)備了一些可能用到的器

材：

A.電壓表V（量程3V,內(nèi)阻3.09）；

B.電流表A（量程150mA,內(nèi)阻極?。?；

C.定值電阻凡（阻值5.00）；

D.定值電阻飛（阻值LOkQ）；

E.定值電阻&（阻值3.0kC）；

F.滑動(dòng)變阻器R（最大阻值200。）；

G.開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。

完成下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路如圖甲，定值電阻4應(yīng)選擇（填“&”或

“冬”）；電路中定值電阻凡的作用是

（2）按電路圖正確連接實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)，并在坐標(biāo)紙上描

點(diǎn)如圖乙，請(qǐng)?jiān)诘阮}卡上繪制圖像。

（3）由圖像和計(jì)算可得充電寶的電動(dòng)勢(shì)E=V,『=

（保留三位有效數(shù)字）

（4）機(jī)場(chǎng)規(guī)定“嚴(yán)禁攜帶額定能量超過(guò)160W.h的充電寶搭乘飛機(jī)”；已知該充

電寶的電池容量（電池放出的電量）為50000mAh,根據(jù)（3）中測(cè)得的數(shù)據(jù)，估

算知該充電寶帶上飛機(jī)。（填“能”或“不能”）

【答案】R2使電壓表的讀數(shù)有明顯變化4.980.862

不能

【詳解】（1）[1]由于電壓表量程較小，所以應(yīng)串聯(lián)阻值較大的定值電阻改裝成

R>U-U”=53a_2f）（v）o=2kti

較大量程的電壓表，串聯(lián)的分壓電阻阻值為~蟲3一一故

R、,3.0xlO3

定值電阻％應(yīng)選擇R2；

[2]由于電源的內(nèi)阻較小，所以當(dāng)回路中電流發(fā)生變化時(shí)，路端電壓變化較小,

所以電路中接入R。的作用是使電壓表的讀數(shù)有明顯變化。

（2）[3]用一條平滑的直線將坐標(biāo)紙上的點(diǎn)進(jìn)行連接，去除誤差較大的點(diǎn)，繪制

⑶⑷根據(jù)閉合電路歐姆定律,有八"&+，）+,七+"）代入數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)整理

^U=-E--I(5+r)

1I249—215

結(jié)合圖線可得：E=2.49；；（5+廠）="臺(tái)所以E=4.98V；"0.862C

220.1lo

（4）[5]該充電寶儲(chǔ)存得電能為

IV=Wr=4.98Vx500()0mAh=4.98x50x3600J=249W-h>160A-h

所以不能帶上飛機(jī)。

考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析

2.新能源汽車已經(jīng)普遍走進(jìn)了我們的生活，某校學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)找到了

比亞迪“秦”電池銘牌如圖所示，電池采用的是比亞迪刀片電池技術(shù).己知該車

內(nèi)的整塊電池是由10塊刀片電池串聯(lián)而成，其中一塊刀片電池又由10塊電芯串

聯(lián)而成.現(xiàn)將一塊電芯拆解出來(lái)，測(cè)量其電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.

@）比亞迪愛(ài)車有限公司制造

品牌比亞迪制造國(guó)中國(guó)

整車型號(hào)BYD6470ST6HEV2乘坐人數(shù)5

制造年月2021年03月

發(fā)動(dòng)機(jī)排量1498mL發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)BYD472QA

發(fā)動(dòng)機(jī)最大凈功率78kW

驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)TZ220XYF

驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率132kW

動(dòng)力電池系統(tǒng)額定電壓320V

動(dòng)力電池系統(tǒng)額定容量26Ah最大允許總質(zhì)量1875kg

（1）實(shí)驗(yàn)前利用1A恒流電源對(duì)一塊電芯進(jìn)行充電，充滿的時(shí)間要

h.

（2）為了能較準(zhǔn)確的測(cè)量一塊電芯的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,該同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)可

以排除電流表A和電壓表V內(nèi)阻影響的實(shí)驗(yàn)方案，如圖1所示，記錄了單刀雙擲

開關(guān)邑分別接1、2對(duì)應(yīng)的多組電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I,根據(jù)實(shí)驗(yàn)記

錄的數(shù)據(jù)繪制如圖2中所示的A、B兩條圖線，可以判斷圖線A是利用單刀

雙擲開關(guān)邑接（選填“1”或“2”）中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出的，

由圖線A得出的內(nèi)阻測(cè)量值比真實(shí)值偏（選填“大”或

“小”）.綜合A、B兩條圖線，此電芯的電動(dòng)勢(shì)為E=,內(nèi)阻〃=_

（用圖中乙、EQ〃表示）。

（3）考慮到刀片電池電芯的內(nèi)阻較小，為了防止調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器電阻過(guò)小時(shí)由

于電流過(guò)大而損壞器材，該同學(xué)在電路中用了一個(gè)保護(hù)電阻凡，如圖3所示，除

電芯、開關(guān)、導(dǎo)線外，可供選擇使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：

圖3

A.電流表（量程O6A）

B.電流表（量程3A）

C.電壓表（量程3V）

D.電壓表（量程15V）

E.定值電阻（阻值2C,額定功率2W）

F.定值電阻（阻值20C,額定功率20W）

G.滑動(dòng)變阻器（阻值10C）

H.滑動(dòng)變阻器（阻值13）

為了器材的安全、測(cè)量的準(zhǔn)確和操作的方便，電流表應(yīng)選;電壓

表應(yīng)選;定值電阻凡選;滑動(dòng)變阻器R應(yīng)

選.（填儀器前的字母）

E

【答案】0.261大4黃ACEG

ZB

【詳解】（1）[1]由銘牌可知一塊電芯額定容量為4=岑粵=026A.h則用1A恒流

10x10

電源充電有t=3=嗽"=0.26h

（2）[2][3]當(dāng)S?接1時(shí)，誤差在于電流表的分壓，所測(cè)內(nèi)阻等于電源內(nèi)阻與電

流表內(nèi)阻之和，所以內(nèi)阻測(cè)量值比真實(shí)值偏大；當(dāng)邑接2時(shí)，誤差在于電壓表的

分流，所測(cè)內(nèi)阻等于電源與電壓表并聯(lián)的總電阻，所以內(nèi)阻測(cè)量值比真實(shí)值偏

小.由于UT圖線斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻，即2接1時(shí)的圖線陡峭?些，可以

判斷圖線A是利用單刀雙鄭開關(guān)右接1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)指出的，內(nèi)阻測(cè)量值比真實(shí)

值偏大。

[4][5]S?接1時(shí)，所測(cè)電動(dòng)勢(shì)為電流表與電源串聯(lián)后整體的等效電源的電動(dòng)勢(shì),

即，接1時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真實(shí)值，即有E=E”由于$2接2時(shí)，當(dāng)電路短

路時(shí)，電壓表沒(méi)有分壓，即此時(shí)的電流的測(cè)量值與真實(shí)值相等，結(jié)合上述可知，

電源的真實(shí)的圖線是A圖線縱軸交點(diǎn)與8圖線橫軸交點(diǎn)的連線，可知

（3）[6]由題給器材&只能選定值電阻（阻值2H,額定功率2W）或定值電阻

（阻值20C,額定功率20W）,根據(jù)P=UI可知為了保證品的安全，最大電流不超

過(guò)1A,因此電流表應(yīng)選A（量程0.6A）；

[7]一塊電芯的電動(dòng)勢(shì)為因此電壓表應(yīng)選C（量程3V）；

10x10

[8]電壓最高為3V,如果選擇20。的定值電阻，最大電流低于0.15A,電路電流

太小，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，所以定值電阻應(yīng)選E（阻值2￡1、額定功率2W）；

[9]滑動(dòng)變阻器如果選H（限值100Q）,調(diào)節(jié)很不方便，所以應(yīng)選G（阻值10。）。

考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案

―夯基?必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理

知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)：安阻法和伏阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

.提升-必考題型歸納

考向1實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)

1.某學(xué)習(xí)小組要測(cè)量一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻。除該電源外還準(zhǔn)備的器材有：

一個(gè)電阻箱R（最大阻值為99.9C）,一個(gè)電流表A（量程0~200mA,內(nèi)阻為1（）。）,

一個(gè)定值電阻凡（阻值為5C）,一個(gè)開關(guān)和若干導(dǎo)線。

①如果用多用電表粗測(cè)電流表的內(nèi)阻，需要將紅表筆與電流表（填

“正”或"負(fù)”）接線柱相連。

②由于電流表A的量程較小，考慮到安全因素，同學(xué)們利用定值電阻凡將該電流

表進(jìn)行改裝，改裝后的量程為。

③根據(jù)器材在虛線框中畫出設(shè)計(jì)的電路圖（改裝部分也要畫出）。

若實(shí)驗(yàn)中記錄電阻箱的阻值R和電流表的示數(shù)I，并計(jì)算出｝,得到多組數(shù)據(jù)后

描點(diǎn)作出圖線如圖所示，則該電源的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=—

（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

【答案】負(fù)0、0.6A/0飛00mA6.02.7

【詳解】①[1]歐姆表測(cè)電阻時(shí)，電流從黑表筆流出，連接時(shí)要注意紅表筆要與

電流表的負(fù)接線柱相連。

②[2]將定值電阻凡與電流表并聯(lián)進(jìn)行改裝，改裝后的量程為

/=/,+△=0.2+絲包=0.6A

*氏5

③[3]根據(jù)提供的器材，采用安阻法進(jìn)行測(cè)量，電路圖如下

[4][5]根據(jù)電路可知，電流表讀數(shù)為I時(shí)，總電流為31,則E=/4+3/（R+r）即

E110+3r

Kn------------

3I3

由圖像可知X=2;今2=6解得E=6.OV；r=|?=2.7Q

2.一實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路測(cè)量一電池的電動(dòng)勢(shì)E（約L5V）和內(nèi)阻

r（小于2C）,圖中電壓表量程為IV,內(nèi)阻R=19.0。，電阻箱R的最大阻值為

999.9Q,S為開關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成下列問(wèn)題:

（1）為保護(hù)電壓表，在閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值至少應(yīng)是

(填“5.0C”“10.0C”或“15.0C”)；

（2）閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；

（3）根據(jù)圖甲所示電路，可得"=（用R、R、E和r表達(dá)）；

（4）利用測(cè)量數(shù)據(jù)，作（-R圖線，如圖乙所示，通過(guò)圖乙可得E=1

r=。。（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）

1_1r

【答案】10

-°京R+F函S3皿9

【詳解】（1）[1]電壓表的讀數(shù)為IV時(shí)，電阻箱的阻值為尾，根據(jù)串聯(lián)電路的特

占有U二一生一

rjR+K+r

解得凡=7.5。為保護(hù)電壓表，在閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的所給電阻值至少

應(yīng)是10.00。

（3）⑵根據(jù)閉合電路歐姆定律有石=0+3/?+口整理得]=+J+.

匕CJCA

Z\vAvUV

ii44_o74i

（4）[3][4]由圖像可得k=—7+kr=7.0科-，解得￡=1.43丫,

匕K、1yLL匕

r=1.09Q

考向2實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新

3.某學(xué)習(xí)小組用水果和兩種金屬電極做了一個(gè)“水果電池”，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):

（1）按圖甲所示電路圖，測(cè)量水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。使用的實(shí)驗(yàn)器材有：

數(shù)字式多用電表（其中電壓表可視為理想表）、滑動(dòng)變阻器、電流表、導(dǎo)線、開

關(guān)等。請(qǐng)根據(jù)電路圖在如圖乙中完成實(shí)物連線;

（2）連接好電路后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄數(shù)字電壓表和電流表的示

數(shù)。作出U-I圖像，如圖丙中曲線所示。由圖像求得水果電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,

內(nèi)阻廠kQ（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；

（3）該同學(xué)用三個(gè)一樣的水果電池串聯(lián)形成一個(gè)電池組，能使某發(fā)光二極管

（LED）正常發(fā)光，LED的I-U圖像如圖丁中曲線所示，則LED正常發(fā)光時(shí)的電

壓卜V（保留三位有效數(shù)字）；

(4)在(3)中，LED正常發(fā)光時(shí)，該同學(xué)用普通電壓表(內(nèi)阻約為2k。)測(cè)量

二極管兩端電壓，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)小于LED正常發(fā)光時(shí)的電壓且LED熄滅，造成

電壓減小原因可能是o

【答案】0.970.752.06電壓表內(nèi)阻較小

【詳解】(1)[1]根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，如圖所示

(2)⑵根據(jù)閉合電路歐姆定律可得。=石_"所以圖線的縱截距表示電源電動(dòng)

勢(shì)，即E=0.97V

[3]圖線斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻，即9=0.759

0.76x10

(3)[4]當(dāng)三個(gè)一樣的水果電池串聯(lián)形成一個(gè)電池組時(shí)，作出該電源的I-U圖線,

如圖所示

,7/mA

兩圖線的交點(diǎn)橫坐標(biāo)即為L(zhǎng)ED正常發(fā)光時(shí)的電壓，即U=2.06V

（4）[5]造成電壓減小原因可能是電壓表內(nèi)阻與LED等電阻相比較小，使得回路

總電阻減小較明顯，電流增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小。

考向3實(shí)驗(yàn)思路的創(chuàng)新

4.采用伏安法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r時(shí)，某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行

了如下探究：

（1）研究性學(xué)習(xí)小組首先按圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們

對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了認(rèn)真研究分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是由于電表的因素造成

的，該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于o

（2）研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了優(yōu)化，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，a

為待測(cè)電源，b為輔助電源，A、B兩點(diǎn)間接有一靈敏電流計(jì)G。

①閉合開關(guān)%$2,調(diào)節(jié)R和*使靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，讀出電流表和電壓

表的示數(shù)L和U;

②改變滑動(dòng)變阻器R和R'的阻值，再次使靈敏電流計(jì)G示數(shù)為零，讀出電流表和

電壓表的示數(shù)乙和乙；

③由上述步驟中測(cè)出的物理量，可以得出電動(dòng)勢(shì)E表達(dá)式為,內(nèi)電阻

r的表達(dá)式o

④該實(shí)驗(yàn)中隔后其（選填“>”、或），鋤。（選填

“>”、“<”或"="）o

【答案】電流表的分壓作用，"午手

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