高考物理第二轮复习课件：实验10_测定电源的电动势和内阻(1)要点精析与典例
高考物理二轮复习 实验 测量电源的电动势和内阻(1)
测量电源的电动势和内阻一．考点整理基本概念2．实验原理：实验依据定律，实验电路如图所示．⑴E和r 的求解：由U = E –Ir，即U1 = E –I1r 、U2 =E–I2r，解得E= 、r= ．⑵作图法数据处理，如图所示，图线与纵轴交点为E，图线与横轴交点为I短 = ，图线的斜率表示r= ．3．实验器材：电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、、．4．实验步骤：⑴电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图甲连接好电路．⑵把变阻器的滑片移动到使阻值的一端．⑶闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1、U1）．用同样方法测量几组I、U值．填入表格中．⑷断开开关，拆除电路，整理好器材．5．数据处理：本实验中数据的处理方法一是联立方程求解的法，二是法．方法1：取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1 = E–I1r、U2 = E–I2r、U3 = E–I3r……让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A方法2：以路端电压为纵轴、干路电流为横轴建立–坐标系，在坐标平面内描出各组（I，U）值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴的交点即是（一次函数的纵轴截距），直线的斜率大小即为电池的，即r = ．6．误差分析：⑴偶然误差：①读数和电表线性不良引起误差．②用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．③测量过程中通电时间过或电流过，都会引起E、r变化．⑵系统误差：由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差．①如图甲电路：在理论上E = ，其中电压表示数U是准确的电源两端电压．而实验中忽略了通过电压表的电流I V而形成误差（如图乙中虚线段），而且电压表示数越大，I V越大．结论：当电压表示数为零时，I V= 0，I A= I短，短路电流测量值 = 真实值；E测< E真；因为r测 = E/ I短，所以r测< r真．实际上r测是电压表内阻和电源内阻r的并联值，当然应变小．②如图丙电路：U–I图线如图丁所示，I A为电源电流真实值，理论上有E= ，其中的U A不可知，而造成误差（如虚线段为U A），而且电流表示数越大，U A越大，当电流为零时，U A= 0，电压为准确值，等于E．结论：E为真实值，即E测 = E真；I短测< I短真；又因为r = E/ I短，所以r测> r真，r测实际是r和R A的串联值．因干电池内阻r很小，因此选用甲电路．7．注意事项⑴为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜，可选用已使用过一段时间的干电池．⑵干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5 A．因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即．⑶要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求．⑷在画U–I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的．个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度．⑸干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流．不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻．8．实验改进：⑴用一个电流表和电阻箱测量，电路如图（a），测量原理为：E= I1(R1+ r)，E = I2(R2 + r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏．⑵用一个电压表和电阻箱测量，电路如图（b），测量原理为：E = ，E = ，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏．⑶用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U= ≈E，需满足R V >> r．⑷ 用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图（c）所示．测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时E= ，R V为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U′1，此时E = ，解方程组可求得E．二．思考与练习思维启动1．在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．⑴实验时，应先将电阻箱的电阻调到________（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）；⑵改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0 = 10 Ω的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________（选填“1”或“2”）；方案编号电阻箱的阻值/Ω1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.02 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0⑶根据实验数据描点，绘出的U–R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在1U坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E = ________，内阻r = ________（用k、b和R0表示）．2．某同学设计了一个如图甲所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约为3 V）、电流表（量程0.6 A，内阻小于1Ω）、电阻箱R1（0～99.99Ω）、滑动变阻器R2（0～10Ω）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干，考（a）（b）（c）虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略．⑴ 该同学按图连线，通过控制开关状态，使K ______，S 拨向______，测得电流表内阻约为0.20 Ω.试通过分析判断该测量产生的系统误差为：测量值________真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）．⑵ 测电源电动势和内电阻时，要将K ______，S 拨向________．⑶ 图乙是由实验数据绘出的1I– R 图象，由此求出待测干电池组的电动势E = ________V 、内阻r =________Ω（计算结果保留三位有效数字）．三．考点分类探讨 典型问题 〖考点1〗伏安法测电源电动势和内阻 【例1】某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们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．实验器材如图所示．① 测量E 和r 的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U 和流过电源的电流I ，依据公式________，利用测量数据作出U －I 图象，得出E 和r ．② 将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路．③ 实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U – I 图象如图中（a ）、（b ）、（c ）、（d ）所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势________（填“增大”、“减小”或“不变”），电源内阻________（填“增大”、“减小”或“不变”）．曲线（c ）对应的电源电动势E = ________V ，内阻r = ________Ω．当外电路总电阻为2500 Ω时，该电源的输出功率P = ________mW ．（均保留三位有效数字）【变式跟踪1】用DIS 测量干电池的电动势和内电阻的实验电路如图甲所示，已知干电池允许的最大供电电流为0.5 A ． ⑴ 实验时应选用下列哪种滑动变阻器________ A ．1 000 Ω，0.1 A B ．50 Ω，2.0 A C ．10 Ω，2.0 A D ．50 Ω，0.1 A⑵ 根据实验得到的图象如图乙所示，可求得干电池的内电阻为r = ________ Ω． 〖考点2〗验电路的改进和分析【例2】某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E ．① 先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图所示，其示数为________V ；② 然后，用电压表V 、电阻箱R 、定值电阻R 0、开关S 、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势；(i ) 根据图乙所示电路图，用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接成完整电路．(ii ) 闭合开关S ，调整电阻箱阻值R ，读出电压表V 相应示数U ．该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R 、U 数据，并计算出相应的1/R 与 1/U 的值．请用表中数据在图示的坐标纸上描点，并作出 1/U – 1/R 图线．R /Ω 166.7 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0 U /V8.35.94.8 4.2 3.2 2.9 R －1/×10－2 Ω－1 0.60 1.402.003.004.005.00 U －1/V －1 0.12 0.170.210.240.310.34(iii ) 从图线中可求得E = ________V ．【变式跟踪2】电动自行车具有环保、节能、便捷等优点，但电动自行车的电瓶用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大．某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电，取下四块电池，分别标为A 、B 、C 、D ，测量它们的电动势和内阻⑴ 用多用电表直流电压“50 V”挡测量每块电池的电动势．测量电池A 时，多用电表的指针如图 甲所示，其读数为________ V ；⑵ 用图乙所示的电路测量A 、B 、C 、D 四块电池的电动势E 和内阻r ，图中R 0为保护电阻，其阻值为5Ω．改变电阻箱的阻值R ，测出对应的电流I ，根据测量数据分别作出A 、B 、C 、D 四块电池的 1/I - R 图线，如图所示．由图线C 可知电池C 的电动势E = ______ V ，内阻r = ______ Ω； ⑶ 分析图像可知，电池________（选填“A ”、“B ”、“C ”或“D ”）较优． 四．考题再练 高考试题 1．【2013·浙江】采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．⑴ 除了选用照片中的部分器材外， （填选项）A ．还需要电压表B ．还需要电流表C ．还需要学生电源D ．不在需要任何器材 ⑵ 测量所得数据如下 用作图法求得电池的内阻r = ；⑶ 根据第5组所测得的实验数据，求得电流表内阻R A = Ω．【预测1】用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻提供的器材如图（a ）所示．⑴ 用实线代表导线把图（a ）中的实物连接成测量电路．（两节干电池串联作为电源，图中有部分线路已连好）．R AVS E r 1 2 3 4 5[ 6 R /Ω 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2I /A 0.60 0.70 0.80 0.89 1.00 1.20 U /V 0.90 0.78 0.74 0.67 0.62 0.43⑵图（b）中的6个点表示实验测得的6组电流I、电压U的值，按照这些实验值作出U–I图线，由此图线求得的每节电池电动势E = _____ V ，每节电池的内阻r = _____Ω（取3位有效数字）．2．【2011·四川高考】为测量一电源的电动势及内阻⑴在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表A．量程为1 V、内阻大约为1 kΩ的电压表V1B．量程为2 V、内阻大约为2 kΩ的电压表V2C．量程为3 V，内阻大约为3 kΩ的电压表V3选电压表________串联________kΩ的电阻可以改装成量程为9 V的电压表．⑵利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表（此表用符号V1、V2、V3与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表），在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图．⑶根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50 V时，电阻箱的阻值为15.0 Ω；电压表示数为2.00 V时，电阻箱的阻值为40.0 Ω，则电源的电动势E= ______V，内阻r= _____Ω．【预测2】在测一节干电池（电动势约为1.5 V，内阻约为2 Ω）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选用；A电压表量程为15 V，B电压表量程为3 V，A变阻器为（0～20 Ω，3 A），B 变阻器为（0～500 Ω，0.2 A）．电压表应该选________（选填“A”或“B”），这是因为________；变阻器应该选________（选填“A”或“B”），这是因为_____________．五．课堂演练自我提升1．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A．干电池E：电动势约为1.5 V、内电阻大约为1.0 ΩB．电压表V：0～15 VC．电流表A：0～0.6 A、内阻0.1 ΩD．电流表G：满偏电流3 mA、内阻R g = 10 ΩE．滑动变阻器R1：0～10 Ω、10 AF．滑动变阻器R2：0～100 Ω、1 AG．定值电阻R3 = 990 ΩH．开关、导线若干⑴为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是________（填写“R1”或“R2”）；⑵请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号；⑶如图所示为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1－I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），由图线可求得被测电池的电动势E = ________ V，内电阻r = ________ Ω.2．用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：A．电流表：量程0.6 A、3 AB．电压表：量程3 V、15 VC．定值电阻：阻值1 Ω、额定功率5 WD．定值电阻：阻值10 Ω、额定功率10 WE．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω、额定电流2 AF．滑动变阻器：阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A⑴要正确完成实验，电压表的量程应选择________ V，电流表的量程应选择________ A；R0应选择________ Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________ Ω的滑动变阻器；⑵引起该实验系统误差的主要原因是_________________________________．3．某个实验小组认为用一只已知内阻的电流表和电阻箱，采用如图甲所示的电路测电源电动势与内阻，比常规的伏安法更准确．若电流表内阻阻值为R A，则测量的方法与步骤是：⑴将电阻箱阻值R调到最大，闭合S后观察电流表示数，然后再调节电阻箱，使电流表的示数指到某两个恰当的值，记下此时电阻箱的阻值R1、R2及对应的电流I1、I2；⑵根据以上的数据及闭合电路欧姆定律，建立方程组，即可求出电源的电动势E与内阻r．该方程组的表达式是：_______________、______________．该实验小组现在手头只有一个电流表，只知其内阻很小，却不知具体阻值．为了测出该电流表的内阻，她们找来了如图乙所示两节干电池等实验器材．请你用笔画线将图中的实物连接成能测出电流表内阻的电路．注意滑动变阻器串联接入电路起限流作用，开关闭合前其阻值应____________________________．4．某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电动势E和内阻r，R为电阻箱，V为理想电压表，其量程略大于电池的电动势．实验中通过多次改变电阻箱的阻值R，从电压表上读出相应的示数U，该小组同学发现U与R不成线性关系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示．⑴根据表中的数据和实验原理，你认为第______（填序号）组数据是错误的，原因是_________________________________________；⑵根据实验数据，请在所给的坐标系中绘出1/U– 1/R关系图线．⑶由图线可知，该干电池的电动势E= ________ V，内阻r= ________Ω（结果保留两位有效数字）．5．某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 Ω的保护电阻R0，实验电路如图所示．⑴连好电路后，当该同学闭合电键时，发现电流表示数为0，电压表示数不为0．检查各接线柱均未接错，接触良好且未发生短路；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b，b、c，d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是________．⑵在图中按电路原理图及用多用电表的电压挡检查电路时，把两表笔分别接c、d时的实物电路图，如图所示，以笔画线代替导线连接起来．⑶排除故障后，该同学顺利完成实验，测定得到下列数据，根据表中数据在图中坐标上画出U–I图线，由图线知：电池的电动势为________，内阻为________．序号 1 2 3 4 5 6 7R－1/Ω－10.1 0.4 0.5 1.0 2.0 2.5 5.0U－1/V－10.36 0.44 0.43 0.60 0.87 1.00 1.58参考答案：一．考点整理 基本概念2．闭合电路欧姆 (I 1U 2–I 2U 1)/(I 1–I 2) (U 2–U 1)/(I 1–I 2) E /r ΔU /ΔI 3．坐标纸 铅笔 4．最大5．公式 描点画图 电池电动势的大小 内阻r ΔU /ΔI 6．不准 长 大 U +(I V + I A )r U + U A + I A r 7．大些 断电 大些 平均值 两侧8．大 U 1 + U 1R 1r U 2 + U 2R 2r 小 ER V /(R V + r ) U 1 + U 2 + U 1R v r U ′1 + U ′1R vr 二．思考与练习 思维启动 1．答案：⑴ 最大值 ⑵ 2 ⑶1kR 0b k– R 0解析：⑴ 为了保护电路及电表，防止电路中电流过大，实验前电阻箱的电阻应调到最大值．⑵ 通过试值法来说明理由．若R = 300 Ω，电流约为9300＋10 A ≈ 0.03 A ；若R = 60 Ω，电流约为960＋10A ≈ 0.13 A ，后者电流读数较大，读数误差较小，选2合适．⑶ 电流I = U /R 0，E = I (R + R 0 +r )，得 1U = 1ER 0R + 1E + r ER 0，则1U - R 图象的斜率k = 1ER 0，截距b = 1E + r ER 0，所以电动势E = 1kR 0，内阻r = b k– R 0．2．⑴ 闭合 B 小于 ⑵ 断开 A ⑶ 2.85 ～ 2.88 2.35 ～ 2.39 三．考点分类探讨 典型问题例1答案：① U = E – Ir ② 如图所示 ③ 不变 增大 0.975 478 0.268解析：① 本题是利用伏安法测电源电动势和内阻，由E = U + Ir 得U = E – Ir ． ② 连图要从电源正极出发，先连接串联部分，最后再进行并联，并注意电压表、电流表的正、负接线柱，以防接反．③ 在电源的U – I 图象中，纵轴截距表示电源电动势，斜率绝对值表示电源的内阻，由图象可得，电极间距减小时，电源电动势不变，内阻增大．对图线（c ），由图得：E = 0.975 V ，内阻r = |k |=ΔU /ΔI = 478 Ω．当R = 2500 Ω时，P = I 2R = E 2R /(R + r )2，代入数据可得：P ≈ 0.268 mW ．变式1 答案：⑴ C ⑵ 2.0解析：⑴ 因干电池允许的最大供电电流为0.5 A ，因此排除选项A 和D ；为便于调节，选用最大阻值为10 Ω的滑动变阻器即可．⑵ 图乙中，U - I 图线斜率的绝对值等于电池的内电阻阻值，即r =⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI = ⎪⎪⎪⎪⎪⎪1.05－1.450.2－0Ω = 2.0 Ω．例2 ① 读出示数为：9.4 V ．② (i ) 连接电路如图所示．(ii )作图线如图所示；(iii ) 由闭合电路欧姆定律得E = U + (U /R )(r + R 0)，变形得 1/U = 1/E + [(r + R 0)/E ](1/R )，从上式看出在 1/U – 1/R 图象中，纵轴的截距即为 1/E ，由图象得出截距为0.1，所以E = 10.0 V （9.5 V ～ 11.1 V 内均正确）．变式2答案：⑴ 11.0（答11也对） ⑵ 12 1 ⑶ C解析：⑵ 由图象C 可以看出，当电阻箱连入电路中电阻为0时对应电流为2 A ，图象C 的延长线与横轴交点为R 0 + r = 6 Ω，故电源电动势为12 V ，内阻为1 Ω．⑶ 图象的延长线与横轴的交点离原点越远表示电源内阻越大，图象C 的延长线与横轴的交点离坐标原点最近，所以电源C 较优．四．考题再练 高考试题1．⑴ A ⑵ = 0.75Ω ⑶ 0.22Ω预测1 答案：⑴ 见解析图 ⑵ U – I 图线见解析 1.48 0.364解析：⑴ 测量电路的实物连接图如图甲所示．⑵ 按照实验值作出的U – I 图线如图乙所示．从图象可以得出，图线在U 轴上的截距为 2.96 V ，则每节电池的电动势为：E = (1/2)×2.96 V＝1.48 V ．图线斜率的绝对值为：k = (2.96 – 2.0)/1.32 ≈ 0.727，即电源的内阻为：r 电 = 0.727Ω，每节电池的内阻为：r = r 电/2 = 0.364Ω． 2．答案：⑴ C 6 ⑵ 如图所示 ⑶ 7.5 10.0解析：⑴ 改装电压表需根据电压表内阻计算分压电阻的电阻值， ○V 3 表的量程扩大3倍即为改装的电压表，故应选C ，要将量程为3 V ，内阻3 kΩ的电压表改装为量程为9 V 的电压表，串联分压电阻的阻值为R = (9V –3V)/[3V/3×103Ω] = 6000 Ω = 6 kΩ．⑵ 电路原理图如图所示．⑶ 根据闭合电路欧姆定律知 E = 3U + (2U /R ′)·r 将U 1＝1.50 V ，R ′1＝15.0 Ω及U 2＝2.00 V ，R ′2＝40.0 Ω分别代入上式联立解方程组得E ＝7.5 V ，r ＝10.0 Ω. 预测2 答案：B A 电压表量程过大，读数误差较大 A B 变阻器额定电流过小，阻值太大解析：干电池的电动势1.5 V ，而A 电压表量程是电动势(1.5 V)的10倍，读数误差较大，故应选B 电压表；B 变阻器的电阻值太大，额定电流又过小，故应选A 变阻器． 五．课堂演练 自我提升1．答案：⑴ R 1 ⑵ 电路图如图所示 ⑶ 1.47（1.46～1.48均对） 0.83（0.81～0.85均对） 解析：从实验操作方便和安全角度出发，滑动变阻器选小阻值，大额定电流的R 1；所给器材中电压表量程过大，不能选用，需要把电流表G 与R 3串联，被测量电源的内阻很小，电流表相对电源用外接法；图象与纵轴的截距为1.47 mA ，为断路时通过G 的电流．断路电流乘以(R 3 + R g )等于1.47 V ，为电源电动势；图线的斜率为电源内阻r = 0.83 Ω．2．答案：⑴ 3 0.6 1 0 ～ 10 ⑵ 电压表的分流 解析：⑴ 由于电源是一节干电池（约1.5 V ），所以选量程为3 V 的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般为几欧，加上保护电阻，最大电流也在1.0 A 以下，小于量程3 A 的1/3，所以选量程为0.6 A 的电流表；由于电池内阻较小，保护电阻不宜太大，选1 Ω的即可，否则会使电流表、电压表读数范围较小，造成较大的误差；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就能很好地控制电路中的电流和电压，因此取0～10 Ω范围．⑵ 由于电压表的分流作用，使电流表读数总是比干路电流小，造成E 测 < E 真，r 测 < r 真．3．答案：E = I 1(R 1 + R A + r ) E = I 2(R 2 + R A + r ) 连线如图 调至最大 解析：据题图示电路，利用闭合电路欧姆定律可得：E = I 1(R 1 + R A + r )、E = I 2(R 2 + R A + r )；两节干电池的电动势大约为3 V ，电流表应选0.6 A 量程，在连接电路时，本着先串后并的原则进行． 4．答案：⑴ 3 随着电阻的减小路端电压应逐渐减小 ⑵ 见解析图 ⑶ 2.9 0.71解析：⑴ 根据E = U + U R r ，得1U = r E ·1R + 1E ，知1R 变大，1U就变大，故第3组数据错误．⑵ 根据给定的各组1R 、1U值在坐标系中描出位置，然后依据这些位置作出1U - 1R 图线，如图所示．⑶ 根据1U ＝r E ·1R ＋1E 知，纵轴截距是电动势的倒数，斜率是r E ，有1E ＝0.35，r E ＝1.58－0.355.0－0，得E ≈ 2.9 V ，r ≈ 0.71 Ω． 5．答案：⑴ R 断路 ⑵ 如图甲所示⑶ 如图乙所示 1.50 V （1.41～1.51 V 均可） 0.5 Ω（0.5 ～ 0.7 Ω均可）解析：⑴ 用电压表检测c 、d 时，电压表有示数，说明有电流通过电压表，但没有电流通过多用电表所并联的电路，说明多用电表所并联的电路发生断路故障．由已知条件可知，是滑动变阻器R 发生故障．⑶ 电源的伏安特性曲线为直线，使直线通过尽量多的数据点，其他点均匀分布在线的两侧．由U = E – I (r + R 0)可知，纵轴截距表示电动势，则E = 1.50 V ，斜率绝对值表示r + R 0，则：r + R 0 = (1.50 – 0.20)/0.43 Ω = 3.0 Ω，则r = 0.5Ω．。
测定电源电动势和内阻(共20张PPT)
A
r真
UV1 I A2
UV2 IA1
E真 UV2 IA2
RA
UV1 IA2
UV2 IA1
乙
E测
U V
I A r测
E测 UV1 IA1r测 E测 UV2 IA2r测
r测
UV1 IA2
UV2 IA1
E测 UV2 IA2
U I
V1 A2
UV2 IA1
对比系数得： E E r r R
r 测 > r真
答案 (1)2 (3)1＝（R1＋Rg）（R0＋r）·1＋R1＋Rg＋R0＋r (4)2.08(2.07～2.09
I
E
R
E
均可) (5)＝
四、命题考向：②结合实物图连接和实验注意事项考查
2．某同学为了测定一个笔记本电脑电池板的电动势和内阻。 (1)他先用多用电表直接测电池板的两极电压，应将红表笔接在电 池板的________(填“正”或“负”)极。 (2)接下来该同学用如图9的电路来完成电动势和内阻的测量，图9 中电压表和开关之间的3种连接方式，其中正确的是________。 (填“①”“②”或“③”)。
四、命题考向：③结合电路故障和实验原理考查
3．[2017·天津理综，9(3)]某探究性学习小组利用如图10所示的电 路电阻测R量1＝电9池.0的k电Ω，动为势了和方内便阻读。数其和中作电图流，表给A电1的池内串阻联r1一＝个1.0R0k＝Ω3，.0 Ω 的电阻。
①按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三
)
I A
r真
V
V
E真
U V1 (1
r真 RV
)
IA1r真
E真
UV2 (1
《实验：电池电动势和内阻的测量》PPT课件
V
S1
电源内阻： r
N1 N 2
N1 N 2
R 10
N2
N2
新知讲解
二、电源电动势与内阻测量的基本情景变式
变式五 有两只伏特表V1和V2，量程已知，内阻不知，另有一干电池
，它的内阻不能忽略，
但大小未知。只有这两只伏特表，电键和连接导线若干，要求通
变式三 今有一个阻值为5 Ω的定值电阻，一个理想电压表（量程大于电
源电动势），开关及
导线若干，能否测电源电动势和内阻？
（1）电路如图所示：
（2）主要步骤：
S2
闭合S1 、S2 ，记下电压表读数2
V
断开S2 、闭合S1 ，记下电压表读数1
=
S1
电源电动势和内阻：
=
−
=
的内阻
内阻越大，图线倾斜得越
∆
厉害
新知讲解
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
1.基本原理：
闭合电路的欧姆定律：
= − 路端电压 通过电源的电流
2.实验基本电路：
A
电流表
R
V
E r
S
电压表
滑动变阻
新知讲解
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
3.数据记录：
实验次数
1
2
电压U/V
电流I/A
A
R
V
E r
S
3
4
5
6
新知讲解
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
4.数据处理：
实验次数
1
2
3
实验：测电源的电动势和内阻ppt课件
0.2
0.4
0
0.6
R/Ω
图5
6
5斜 率 k = ER/Ω 6
4
5
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线。
3
4
3
④根据图6描绘出的图线可得出这个电池
2
2
的电动势E=_____V，内电阻r=_____Ω。
1
1
R E 1 r I
截距的绝 对值=r
O
1
2
3
4
15
1 I
/A-1
O
-2
1
2 -1 3
4
5
I /A-1
时坐标图中的数据点呈下图甲所示的状况，下面大部分空间得不到利用， 为此可使坐标轴不从零开始如下图乙所示，把纵坐标的比例放大，可使 结果的误差减小些．通常实验选择老电池或者水果电池。
7
误差分析
R I测
1、系统误差是由于电压表的分流引起。
Iv
U
I真=IV＋I测= RV +I测
I真
①当U=0时，IV=0，短路电流测量值等于真实值．
3
实验数据处理
1.代数法:改变R的值，从电流表和电压表中读取
R
两组I、U的值，代入方程组联立求解。
｛ E U1 I1r E U2 I2r
得出： r U2 U1 I1 I2
E I1U2 I2U1 I1 I2
4
实验数据处理
1.代数法:改变R的值，从电流表和电压表中读取
R
两组I、U的值，代入方程组联立求解。
r bE 0.5 2 1
答案：2；1
15
实战演练
练1：某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池
高考物理总复习课件：第8章 实验10 测定电源的电动势和内阻
U R R 或U
R (横纵
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坐标互换亦可)
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用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R，电流 表A，电压表V，开关S，导线若干． 实验主要步骤： (ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； (ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流 表的示数I；
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E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A (1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表应选用 ________，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)． (2)图实104为正确选择仪器后，连好的部分电路．为了使测量误差尽可能 小，还需在电路中用导线将____________和________相连、________和 ________相连、__________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代 号)．
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104 图实-
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(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱 替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验．实验中读出几组电阻 箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐 标系中得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以 ________为横坐标．
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.
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高考物理总复习 实验十 测定电源的电动势和内阻配套课件
在图 S10-4 所示坐标轴上画出 U－I 图象，从图中可得出电源电 动势为______V，内阻为________Ω.
图 S10-4
第十页，共38页。
答案(dáàn)：A、C、E 如图 D22 所示. 2.9 2.4
图 D22
第十一页，共38页。
考点 2 测电源(diànyuán)电动势和内阻的其他方法 1.用电流表、电阻箱测量 (1)电路图：如图 S10-5 所示.
成电池的电极，其容量是一般电池的 8 倍.在测定一节该新型电
待测该电池(diànchí)一节(电动势约为 2 V)
池的电动势和内阻的实验中，所提供(tígōng)的器材有：
电流表 G(量程 3.0 mA，内阻 rl＝100 Ω) 电流表 A(量程 0.6 A，内阻 r2＝1.0 Ω ) 定值电阻 R1＝100 Ω 定值电阻 R2＝900 Ω
第七页，共38页。
(3)由于实验(shíyàn)电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验(shíyàn)结 果 E 测<E 真，r 测<r 真.定性分析如下(参考电路原理图 S10-1)：由 于电压表的分流，电流表的测量值偏小，而且随着 U 越大，电 流表的测量值偏小越多.当 U＝0 时，电流表的测量值等于真实 值(这时要求电流表是理想的).据此作出如图 S10-3 所示的真实 和测量的 U－I 图线，由图不难看出，E、r 的测量值均小于真
第二十三页，共38页。
图 S10-10
解析：(1)待测电池的电动势约为 2 V，由于题目中没有电
高中物理-实验测定电池的电动势和内阻.ppt
（4）画Ｕ—Ｉ图线时，应使图线通过尽可能多的点，并 使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线 太远的点可舍去. （5）画U--I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是 根据测得的数据从某一恰当的值开始，（但横坐标必须从 0开始)但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线 与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内 阻r.
测定电池电动势还有另外两种方法:用电阻箱及一只电
表(电压表或电流表),试画出测量的电路图,需要测定的实验
数据有哪些?写出计算电动势及内阻的表达式.
A
R
R
V
E,r K
r I1R1 I2R2 I2 I1
E I1I2(R1 R2) I2 I1
E,r K
r R1R2(U1 U2) U2R1 U1R2
实验目的
(1)掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻 的方法.
(2)学会用U-I图线处理数据的方法.
一、实验方法和原理
1.伏安法：E=U+Ir
RA V
S
E U 1 I1r E U 2 I2r
E I1U 2 I2U 1 I1 I2
r U2 U1 I1 I2
2.安阻法：E=I（R+r）
改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代 入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取 平均值.
E U 1 I1r E U 2 I2r
E I1U 2 I2U 1 I1 I2
r U2 U1 I1 I2
方法二：图象法
在坐标纸上以Ｉ为横坐标，
Ｕ为纵坐标，用测出的几组
E真U1I1r真I1RA E真U2 I2r真I2RA
E测
I1U 2 I2U 1 I1 I2
2020版高考物理复习课件：实验测定电源的电动势和内阻(共47张PPT)
-18-
对于大纲要求的实验,首先要把实验的原理、目的、实验步骤、数 据处理的基本方法等要记住、记准,在此基础上学会质疑,要明确 本实验的系统误差是由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。 (1)如图甲所示,在理论上E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确 的电源两端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误 差,而且电压表示数越大,IV越大。当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短, 短路电流测量值=真实值。如图乙所示,可知E测<E真,r测<r真。
对应演练
-9-
实验方法三 伏阻法 一、实验原理
用一个电压表和电阻箱测量,电路如图所示,测量原理 ������1 ������2 E=U + r , E=U + r ,由此可求出r和E,此种方法测得的电动 1 2 为: ������1 ������2 势和内阻均偏小。
对应演练
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二、图象法处理数据,如图所示 1 ������ 1 1 = · + ������ ������ ������ ������
对应演练
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七、注意事项 1.选用旧电池:为了使电路的路端电压变化明显,电池的内阻宜大 些,可选用已使用过一段时间的电池。 2.电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,电动势E会明 显下降,内阻r会明显增大。因此,实验中不要将I调得过大,读电表 要快,每次读完立即断电。 3.逐差法求E、r:要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些, 用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组、第2和 第5为一组、第3和第6为一组,分别解出E、r值再求平均值。
对应演练
实验12 测定电源的电动势和内阻
对应演练