实验十 测定电源电动势和内阻
高中物理测电源电动势和内阻实验报告
高中物理测电源电动势和内阻实验报告篇一：高中物理测定电源电动势和内阻总结测定电源电动势和内阻1. 实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律．1) 具体方法a) 利用实验图10-1所示电路，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝E－Ir，可得：U1?E?I1r，U2?E?I2r，解之得：I1U2?I2U1?E??I1?I2??r?U2?U1?I1?I2b) 利用如实验图10-1所示的电路，通过改变R的阻值，多测几组U、I的值，并且变化范围昼大些，然后用描点法在U－I图象中描点作图，由图象纵截距找出E，由图象斜率tan?所示．?UE??r?IIm找出内电阻，如实验图10-2由于电源内阻r很小，故电流表对电源而言要外接，不然的话，测r?r?Rg内阻测量的误差太大．由于偶数误差的存在，方法的结果可能存在较大的误差，因此在实验中采取方法处理数据．2. 实验器材电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池．3. 实验步骤1) 恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端．2) 闭合开关S，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数． 3) 将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数．4) 继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数．5) 断开开关S，拆除电路．6) 在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴，作出U—I图象，利用图象求出E、r．4. 数据处理的方法1) 本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U、I值，做U－I图象，所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的值即r为电源的内阻r，即?UE??IIm．如实验图10-2所示．2) 应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如实验图10-3所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及做出的图线误差较大．为此，可使纵轴不从零开始，如实验图10-3所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些．此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r．5. 实验误差分析1) 偶然误差：主要于电压表和电流表的读数以及作U—I图象时描点不很准确．2) 系统误差a) 电流表相对电源外接如图，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir中的I是通过电源的电流，而图1电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。
2020年高考物理专题精准突破实验：测定电源的电动势和内阻(解析版)
2020年高考物理专题精准突破专题实验：测定电源的电动势和内阻一、伏安法测定测定电源的电动势和内阻1、实验原理闭合电路欧姆定律：E＝U外＋U内．如果电表器材是电压表和电流表，可用U－I法，即E＝U＋Ir.原理图如图甲，实物连接图如图乙．2、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、坐标纸、刻度尺、铅笔等．3、数据处理设计表格，将测得的六组U、I值填入表格中．方法一：计算法．(1)联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式：U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…(2)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，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．方法二：图象法．(1)在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系．(2)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．(3)直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为电池的内阻r 的大小，即r ＝IU∆∆. 4、误差分析 偶然误差(1)读数不准引起误差．(2)用图象法求E 和r 时，由于作图不准确造成误差． 系统误差(1)若采用甲图电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I 真与I 测的差越大．其U －I 图象如乙图所示．结论：E 测<E 真，r 测<r 真．(2)若采用丙图电路，由于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．其U －I 图象如丁图所示．结论：E 测＝E 真，r 测＝r 真． 5、注意事项（1）．为了使电池的路端电压变化明显，应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池)． （2）．在实验中不要将I 调得过大，每次读完U 和I 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）．要测出不少于6组的(I 、U )数据，且变化范围要大些．（4）．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)，但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的交点仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻．例1.(2019·河北唐山一模)实验小组要测定一个电池组的电动势E 和内阻r ，已知电池组的电动势约为4.5 V 、内阻约几欧姆，可用的实验器材有： 待测电源(电动势约4.5 V ，内阻约几欧姆)； 电压表V 1(量程0～6 V)； 电压表V 2(量程0～3 V)； 滑动变阻器R 1(阻值0～5.0 Ω)； 滑动变阻器R 2(阻值0～15.0 Ω)； 开关S 一个，导线若干。
2022物理实验抢分练十测定电源的电动势和内阻含解析
实验专项抢分练(十) 测定电源的电动势和内阻(建议用时40分钟)1。
某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片、苹果制作了水果电池,他们想通过实验的方法测量这种电池的电动势E和内阻r。
现有如下实验器材：多用电表一个;高阻值电阻箱R一个；保护电阻R0一只;导线、开关若干。
（1）如图甲,已知锌比铜活泼,所以锌片失电子作负极,铜片得电子作正极。
为了估测此苹果电池的电动势，某同学直接使用多用电表直流电压挡测量,则应将红表笔与（选填“铜”或“锌”）片连接。
通过上网查询可知，水果电池的内阻与水果的种类、两电极之间的距离及电极面积大小有关,一般在几百至几千欧姆之间。
为了估测此苹果电池的内阻，（选填“能”或“不能”）使用多用电表的欧姆挡进行初步测量.(2)由于缺少电流表与电压表,研究小组仍然使用多用电表进行实验,某同学连接如图乙的实验电路，将多用电表当电流表使用(不计其内阻）。
调节电阻箱R可测得多组多用电表读数I,为了减少偶然误差，该同学作—R图象进行数据处理。
如果图象的斜率为k,截距为b，则由图象可得该苹果电池的电动势E=，内阻r=。
(用k,b和R0表示)【解析】（1)红表笔应与铜片连接，根据多用电表测电阻的原理和使用规则可知不能测量苹果电池的内阻.(2）由闭合电路欧姆定律可知I=,则=R++;结合—R图象,有k=,b=+；解得E=，r=-R0.答案:(1）铜不能（2）—R02. (2021·济南模拟）无线话筒所用的电池电动势E约为9 V,内阻r约为40 Ω，最大输出电流为100 mA。
为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用图甲的电路进行实验。
图中电压表为理想电表,R为电阻箱（阻值范围为0～999.9 Ω),R0为定值电阻。
（1）图甲中接入R0的目的是防止电阻箱的阻值调得过小时,通过电源的电流大于其承受范围，起保护电路的作用。
实验室备有的定值电阻R0的规格有以下几种,则本实验应选用。
A.10 ΩB。
50 ΩC.1 500 ΩD。
测定电源电动势和内阻实验复习PPT教学课件
内阻Rg=10）
⑤ 滑动变阻器R1（0~10、10A）⑥ 滑动变阻器R2（0~100、1A）
⑦ 定值电阻R3=990
⑧ 开关、导线若干
（1）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________（填写字母代号）
（2）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。
（3）上图为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1—I2图线 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 =__________。
Xb
=
15+5×2 +11 200×2+200
=6%
4、基因型频率： 每种基因型个体数占种群总个体数的比例
特定基因型的个数
基因型频率 =
×100%
总的个数
例3： 豚鼠黑色对白色为显性，由一对等位基因（B、b）
控制，基因B的频率为p，基因b的频率为q， 现有100只豚鼠，BB、Bb、bb的个体数分别为81，18， 1，
• 它们都要吃树叶而树叶不够吃 （生存斗争）；
• 它们有颈长和颈短的差异 （遗传变异）；
• 颈长的能吃到树叶生存下来， 颈短的却因吃不到树叶而最终 饿死了（适者生存）。
生物普遍存在变异
影响存活与繁殖
生存斗争
适者生存，不适者淘汰
数代选择
适应环境的所需变异被保存
进化，新物种产生
达尔文把这种在生存斗争中，适者生存、 不适者被淘汰的过程，叫做自然选择. 达尔文认为： 自然选择是进化的重要动力和机制.
所表示的物理量，用符号表示)
c．图丙中___________表示E，___________表示r．
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
2020届物理二轮实验十、测定电源的电动势和内阻专题卷(全国通用)
实验十、测定电源的电动势和内阻1．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：待测干电池组(电动势E约3V)、电流表A（量程10mA，内阻小于1Ω）、电阻箱R（0 99.99Ω）、滑动变阻器（0 400Ω）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干.考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略，故先测量电流表的内阻。
（1）该同学设计用甲图测量电流表内阻步骤如下：①断开单刀双掷开关以及开关K，将滑动变阻器滑片P滑至B端、电阻箱R阻值调到最大。
②。
③。
④读出此时电阻箱的阻值R=0.2Ω，即为电流表内阻的测量值。
可分析测量值应（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
（2）通过控制开关状态，该同学又进行了电池电动势和电池内阻的测量实验，他一共记录了六组电流I 和电阻箱R 的对应数值，并建立坐标系，作出“1I–R”图线如图乙，由此求出电动势E= V 、内阻r= Ω。
（计算结果保留两位有效数字）【答案】 保持单刀双掷开关断开，闭合开关K ，滑动滑片P ，使电流表满偏。
将单刀双掷开关接C 触点，保持滑片位置不动，调节电阻箱R 的阻值，直到电流表指针指在刻度盘正中央 小于 2.9 2.4【解析】（1）本实验采用半偏法测量电流表的内阻，实验步骤为：②保持单刀双掷开关断开，闭合开关K ，滑动滑片P ，使电流表满偏。
③将单刀双掷开关接C 触点，保持滑片位置不动，调节电阻箱R 的阻值，直到电流表指针指在刻度盘正中央。
④在实验中，并联电阻箱后，总电阻减小，则总电流增大，通过电阻箱的电流大于通过电流表的电流，根据欧姆定律知，电流表内阻的测量值小于真实值．（2）由闭合电路欧姆定律可得： ()A E I R R r =++，变形得：11AR r R I E E +=⨯+，由上式可知：图线的斜率是1E ，图线在纵轴上的截距是A r R E+，由此可得162.930.9E V k ===-， 0.9A R r E+=，解得： 0.9 2.4A r E R =-=Ω。
第八章第6讲 实验：测定电源的电动势和内阻(教学课件)——高中物理一轮复习
(2)为减小实验误差，给电源串联一 和内阻，由E＝I(RA＋r＋R)，得出IR＝E－
个定值电阻，作为等效内阻。
(RA＋r)I，故IR-I图线的纵轴截距表示电池
的电动势，图线斜率的绝对值为RA＋r。
数据处理的创新
(1)由闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，得R＝E·1I －r，可知图线R-1I 的斜率为
第 6 讲 实验：测定电源的电动势和内阻
把握经典实验方案 一、实验目的 1．测定电源的电动势和内阻。 2．加深对闭合电路的欧姆定律的理解。 二、实验原理
方法 1 如图甲，根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势 E、 内阻 r，与路端电压 U、电流 I 的关系可以写成 E＝U＋Ir① 如果能测出 U、I 的两组数据，就可以列出两个关于 E、r 的方程，从中解 出 E 和 r。因此，用电压表、电流表加上一个滑动变阻器 R，就能测定电源 的电动势 E 和内阻 r。
方法 2 ①式可以写成
E＝IR＋Ir
②
如图乙，测出 I、R 的两组数据，也可以得到关于 E 和 r 的两个
方程，从中解出 E 和 r。这样，用电流表和电阻箱也可以测定电
源的电动势 E 和内阻 r。
方法 3 ①式还可以写成
E＝U＋URr
③
如图丙，测出 U、R 的两组数据，同样能通过解方程组求出 E
和 r。这样，用电压表和电阻箱也可以测定电源的电动势 E 和
(3)若设电流表的读数为 I，电压表读数为 U，则电路中的总电流为 200I，由闭
合电路的欧姆定律：U＝E－200rI，由图像可知 E＝a；|k|＝200r＝c×a－10b－3，
解得 r＝5a－c b。
答案：(1)见解析图
(2)A1
R1
R3
测电源电动势和内阻的实验
十三：测定电源的电动势和内阻①实验目的1、了解并掌握测定电源的电动势和内阻的原理和实验方法。
2、学习用图象法处理实验数据。
②实验器材电压表，电流表、滑动变阻器，待测电源，开关，导线若干。
③实验原理如上图所示，若电压表、电流表作理想电表处理，则电压表测的是路端电压，电流表测的是干路电流。
通过改变滑动变阻器的阻值可测多组路端电压与干路电流数据，作路端电压与干路电流的U-I图象并延长至与两坐标轴相交。
I、当干路电流I=0时，则对应的路端电压U为电源电动势E（即U-I图象与U轴的交点纵坐标为电源电动势E）II、当干路电流最大时，则（即U-I图象的斜率表示电源的内阻，故可以在U-I图象中取两个较远的点求斜率即）注意：因为，所以在路端电压与干路电流的U—I图象中某点与坐标原点连线的直线的斜率表III、伏安法测电源电动势和内阻应选用旧的干电池作为被测电源，因为这样可使电压表示数U的变化更明显。
例：下图是测某一电源的电动势和内阻而作出的U-I图象，则：④误差分析（电表有内阻带来实验误差）分析：甲电路图中的电压表读数为真实的路端电压，而电流表读数不是真实的干路电流，因为=+，故在路端电压U相同的情况下，而此电路中随着滑动变阻器R阻值的减小误差越小，结合U—I图象中某点与坐标原点连线的直线的斜率表可知电路中的最大电流（即图象延长线与I轴交点的横坐标）为真实的最大干路电流，所以作出甲电路的图象如上图丙所示，则：，。
分析：乙电路图中的电流表读数为真实的干路电流，而电压表读数不是真实的路端电压，因为=+，故在干路电流I相同的情况下，而此电路中随着滑动变阻器R阻值的增大误差越小，结合U—I图象中某点与坐标原点连线的直线的斜率表可知电路中的最大路端电压E（即图象延长线与U轴交点的纵坐标）为真实的最大路端电压即电源电动势，所以作出乙电路的图象如上图丁所示，则：，。
【例题】某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：A．被测干电池一节B．电流表：量程0～0.6 A，内阻0.1 ΩC．电流表：量程0～3 A，内阻0.024 ΩD．电压表：量程0～3 V，内阻未知E．电压表：量程0～15 V，内阻未知F．滑动变阻器：0～10 Ω，2 AG．滑动变阻器：0～100 Ω，1 AH．开关、导线若干伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．(1)在上述器材中请选择适当的器材：________(填写选项前的字母)；(2)在图(a)方框中画出相应的实验电路图；(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图(b)所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________ V，内电阻r ＝________ Ω.答案：(1)ABDFH(2)如下图（3）1.5； 3注意：电流表或电压表会给实验带来系统误差，因此在设计电路时要尽量避免电流表或电压表带来的系统误差。
3_测定电源的电动势和内阻实验
5.如图2－7－16所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻 R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：P58 图2－7－16
(1)电源的输出功率P出是多大？ (2)电源内部损耗的电功率P内是多少？ (3)电源的效率η 是多大？
电源和电阻组成闭合电路时，电阻两端电压和通过它的电流是多少？
（为保护电源，维持r稳定，不允许短路或电流过大） (0A-0.6A)
4、断开电键，整理好器材
11
重要注意事项
（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处
（2）为测量方便，使用内阻较大一些的旧电池，及小点的滑动变阻器。
（3）在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使 电动势和内阻发生变化
10、某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电 流的关系如图所示．用此电源和电阻R1、R2组成电路．R1、R2可以 同时接入电路，也可以单独接入电路．为使电源输出功率最大，可 采用的接法是( ) A．将R1、R2串联后接到电源两端 B．将R1、R2并联后接到电源两端 C．将R1单独接到电源两端 D．将R2单独接到电源两端
量
Rg
指针满偏，通过表头电流为Ig。
U量=Ig（R+Rg)
Rg Ig R
U量 R Rg Ig
如果要把表头的电压量程扩展为原 来的n倍，则需串联：
U
举例：n=100
nU g U量 R Rg Rg Ig Ig R ( n 1) Rg
如何将表头（Rg , Ig)改装量程为 I的电流表？
5．如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电 容为C，电阻R1：R2：R3：R4＝3：2：1：1，开关S断开．现将S闭 合，在S闭合到电路稳定的过程中，通过R3的电荷量是( )
2021版高考物理一轮复习第八章恒定电流5实验十测定电源的电动势和内阻学案
实验十测定电源的电动势和内阻一、实验目的1．会用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻．2．进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解．3．进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法．二、实验原理闭合电路欧姆定律：E＝U外＋U内．如果电表器材是电压表和电流表，可用U－I法，即E＝U＋Ir.原理图如图甲，实物连接图如图乙．三、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、坐标纸、刻度尺、铅笔等．四、实验过程1．连接电路电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验电路图连接好电路．2．测量与记录(1)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．(2)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)．(3)用同样方法测量出多组I、U值，填入数据记录表格中．(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．五、数据处理设计表格，将测得的六组U、I值填入表格中．第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组U /V I /A(1)联立六组对应的U 、I 数据，数据满足关系式：U 1＝E －I 1r 、U 2＝E －I 2r 、U 3＝E －I 3r …(2)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 ，取其平均值作为电池的电动势E 和内阻r 的大小．方法二：图象法．(1)在坐标纸上以路端电压U 为纵轴、干路电流I 为横轴建立U －I 坐标系．(2)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．(3)直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为电池的内阻r 的大小，即r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI .六、误差分析 1．偶然误差(1)读数不准引起误差．(2)用图象法求E 和r 时，由于作图不准确造成误差． 2．系统误差(1)若采用甲图电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I 真与I 测的差越大．其U －I 图象如图乙所示．结论：E测<E真，r测<r真．(2)若采用丙图电路，由于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．其U－I图象如图丁所示．结论：E测＝E真，r测>r真．七、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池)．2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I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．要测出不少于6组的(I、U)数据，且变化范围要大些．4．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)，但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的交点仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻．电路设计和器材选择[学生用书P173]【典题例析】某课外活动小组自制了西红柿电池组，现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约为2 V，内阻一千多欧姆)，实验室现有如下器材：多用电表：欧姆挡(×1，×10，×100，×1 k)；直流电流挡(0～0.5 mA，0～1 mA，0～10 mA，0～100 mA)；直流电压挡(0～0.5 V，0～2.5 V，0～10 V，0～50 V，0～250 V，0～500 V)电压表(0～3 V，0～15 V)电流表(0～0.6 A，0～3 A)滑动变阻器：R1(10 Ω)，R2(2 000 Ω)开关及导线(1)该小组同学先用多用电表直流电压“0～2.5 V”挡粗测了西红柿电池组的电动势，指针稳定时如图甲所示，其示数为________ V；(2)为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和电阻，应选____________测电压，选______________测电流(填电表名称和所选量程)；滑动变阻器应选______(填电阻符号)；(3)请设计方案，在图乙上进行实物连接．甲乙[答案] (1)1.60 (2)电压表(0～3 V) 多用电表直流电流挡0～1 mA R2(3)如图所示某课外小组在参观工厂时，看到一丢弃不用的电池，同学们想用物理课上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势为11～13 V，内阻小于3 Ω，由于直流电压表量程只有0～3 V，需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替)改装为量程为0～15 V的电压表，然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程：(1)把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，实验步骤如下，完成填空．第一步：按电路图连接实物；第二步：把滑动变阻器的滑片移到最右端，把电阻箱的阻值调到零；第三步：闭合开关，把滑动变阻器的滑片调到适当位置，使电压表的读数为3 V；第四步：把电阻箱的阻值调到适当值，使电压表的读数为____________V;第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为0～15 V的电压表．(2)实验可供选择的器材有：A．电压表(量程为0～3 V，内阻约2 kΩ)B．电流表(量程为0～3 A，内阻约0.1 Ω)C．电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω)D．电阻箱(阻值范围0～999 Ω)E．滑动变阻器(阻值为0～20 Ω，额定电流2 A)F．滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ，额定电流0.2 A)电阻箱应选____________，滑动变阻器应选__________．(选填相应器材前的字母)(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变)，测电池电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U－I图线如图丙所示，可知电池的电动势为________V，内阻为________Ω.解析：(1)将量程为0～3 V的电压表改装成量程为0～15 V 的电压表，串联电阻箱后的总内阻为原来电压表内阻的5倍，由于滑动变阻器滑片的位置不变，分压部分两端的电压仍为3 V，此时电压表两端的电压为0.6 V.(2)改装电压表需要串联的电阻阻值大约为8 kΩ，故电阻箱选C；由于采用分压式电路，滑动变阻器选E.(3)由于电压表改装后量程扩大5倍，将图丙的纵坐标值扩大5倍，即可根据纵轴截距得电池的电动势为11.5 V ，由图线斜率的绝对值可求得电池的内阻为2.5 Ω.答案：(1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5对数据处理和误差分析的考查[学生用书P174]【典题例析】(2017·高考天津卷)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A 1的内阻r 1＝1.0 k Ω，电阻R 1＝9.0 k Ω，为了方便读数和作图，给电池串联一个R 0＝3.0 Ω的电阻．(1)按图示电路进行连接后，发现aa ′、bb ′和cc ′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S 闭合，用多用电表的电压挡先测量a 、b ′间电压，读数不为零，再测量a 、a ′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．(2)排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A 1和A 2的多组I 1、I 2数据，作出图象如图．由I 1－I 2图象得到电池的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.[解析] (1)根据U ＝IR ，导线电阻R 等于零，所以良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差，若一根导线两端有电势差，则导线断开．据此可推断出导线是完整的还是断开的．(2)将电流表A 1和R 1串联当成电压表使用，电压测量值U ＝I 1(r 1＋R 1)，根据闭合电路欧姆定律有I 1(r 1＋R 1)＝E －I 2(r ＋R 0)，整理得I 1＝E r 1＋R 1－r ＋R 0r 1＋R 1I 2，由题图可知，纵轴截距b ＝0.14×10－3 A ＝Er 1＋R 1，所以电动势E ＝0.14×10－3×(1×103＋9×103) V ＝1.4 V ，斜率的绝对值表示r ＋R 0r 1＋R 1，即|k |＝0.14－0.05260＝r ＋R 0r 1＋R 1，解得r ≈0.5 Ω.[答案] (1)aa ′ bb ′ (2)1.4(1.36～1.44均可) 0.5(0.4～0.6均可)小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．(1)图1中电流表的示数为____________A.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：U (V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I (A)0.120.200.280.360.44由图线求得：电动势E ＝____________V ；内阻r ＝____________Ω.(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为________________________________________________________________________.解析：(1)电流表所用量程为0～0.6 A ，其分度值为0.02 A ，其示数为0.4 A ＋2×0.02 A ＝0.44 A. (2)U －I 图线见答案．因U ＝E －Ir ，故由U －I 图线可得，电动势E ＝1.6 V ，内阻r ＝ΔU ΔI ＝1.6－1.00.5 Ω＝1.2 Ω.答案：(1)0.44 (2)U －I 图线如图 1.60(1.58～1.62都算对) 1.2(1.18～1.26都算对)(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大创新实验[学生用书P175]1．设计本实验时，还可有以下两种思路：(1)利用电流表(或电压表)和电阻箱，改变电阻箱的阻值，测出对应的电流(或电压)，由闭合电路欧姆定律列式求解或作出相关量间的关系图象，利用截距、斜率求解．(2)利用电阻箱和数据采集系统获取相关数据，或给出图象，利用闭合电路欧姆定律导出有关量间函数关系，由图象截距、斜率求解．无论实验如何设计，给出哪两个量的关系图象，都是利用闭合电路欧姆定律，进行相关的推导，找出其函数关系，从而求得电动势和内阻．2．电源的电动势和内阻测量方法一般为伏安法，另外还有以下几种方法：(1)安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：E ＝I 1(R 1＋r )，E ＝I 2(R 2＋r )，由此可求出E 和r ，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大．(2)伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图乙所示．测量原理为：E ＝U 1＋U 1R 1r ，E ＝U 2＋U 2R 2r ，由此可求出E 和r ，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．(3)粗测法：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 ＝ER VR V ＋r≈E ，需满足R V ≫r .(4)双伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示．测量方法为：断开S ，测得V 1、V 2的示数分别为U 1、U 2，此时，E ＝U 1＋U 2＋U 1R V r ，R V 为V 1的内阻；再闭合S ，V 1的示数为U ′1，此时E ＝U ′1＋U ′1R V r ，解方程组可求得E 和r .【典题例析】硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件．某同学利用图甲所示电路探究某硅光电池的路端电压U 与电流I 的关系．图中定值电阻R 0＝2 Ω，电压表、电流表均可视为理想电表．(1)用笔画线代替导线，根据电路图，将图乙中的实物电路补充完整．(2)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，闭合开关S ，调节可调电阻R 的阻值，通过测量得到该电池的U －I 曲线a (见图丙)．则由图象可知，当电流小于200 mA 时，该硅光电池的电动势为________ V ，内阻为________ Ω.(3)实验二：减小光照强度，重复实验，通过测量得到该电池的U －I 曲线b (见图丙)．当可调电阻R 的阻值调到某值时，若该电路的路端电压为1.5 V ，由曲线b 可知，此时可调电阻R 的电功率约为________ W(结果保留2位有效数字)．[解析] (1)分析图甲所示实验原理图，根据原理图连接实物电路图，如图所示．(2)在硅光电池的U －I 图象中，当I ＝0时，U ＝E ，图线斜率的绝对值表示内阻．由图线a 可知E ＝2.9 V ，在电流小于200 mA 的情况下，此电池的内阻r ＝4.0 Ω.(3)由图线b 可知，在实验二中当路端电压为1.5 V 时，电路电流I ＝60 mA ＝0.06 A ，由欧姆定律可知，此时外电阻R 外＝U 外I＝1.5 V0.06 A＝25 Ω，可调电阻阻值R ＝R 外－R 0＝25 Ω－2 Ω＝23 Ω，可调电阻消耗的电功率P ＝I 2R ＝(0.06 A)2×23 Ω＝0.083 W.[答案] (1)实物连接图见解析 (2)2.9 4.0 (3)0.083(2020·湖北八校联考)甲同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E 及电阻R 1和R 2的阻值．实验器材有：待测电源E (不计内阻)，待测电阻R 1，待测电阻R 2，电压表V(量程为1.5 V ，内阻很大)，电阻箱R (0～99.99 Ω)，单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干．(1)先测电阻R 1的阻值．请将甲同学的操作补充完整：闭合S 1，将S 2切换到a ，调节电阻箱，读出其示数R 0和对应的电压表示数U 1.保持电阻箱示数不变，______________________，读出电压表的示数U 2.则电阻R 1的表达式为R 1＝______________．(2)甲同学已经测得电阻R 1＝4.80 Ω，继续测电源电动势E 和电阻R 2的阻值，该同学的做法是：闭合S 1，将S 2切换到a ，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电压表示数U ，用测得的数据，绘出了如图乙所示的1U －1R图线，则电源电动势E ＝________V ，电阻R 2＝________Ω(保留3位有效数字)．解析：(1)保持电阻箱示数不变，将S 2切换到b ，由于R 和R 1串联，所以通过R 1的电流I ＝U 1R 0，R 1两端的电压为U 2－U 1，所以R 1＝U 2－U 1I ＝U 2－U 1U 1R 0.(2)根据闭合电路欧姆定律，E ＝U R(4.8＋R 2＋R )，所以1U ＝1E ·(4.8＋R 2)1R ＋1E ，由此式看出，1U －1R图线的截距为 1E ＝0.7，斜率k ＝1E ·(4.8＋R 2)＝2.8－0.70.5＝4.2，由此两式得，E ≈1.43 V ，R 2＝1.20 Ω.答案：(1)将S 2切换到b U 2－U 1U 1R 0(2)1.43 1.20[学生用书P176]1．某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合．为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )A ．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B ．一个伏特表和多个定值电阻C ．一个安培表和一个电阻箱D ．两个安培表和一个滑动变阻器解析：选D.A 选项属于伏安法测定干电池的电动势和内阻的实验器材，A 正确；由U ＝E －URr ，B 正确；由E ＝I (R ＋r )，C 正确；因不能读出滑动变阻器的阻值，D 错误．2．用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V ，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用：A ．电流表：量程0.6 A ，内电阻约1 ΩB ．电流表：量程3 A ，内电阻约0.2 ΩC ．电压表：量程3 V ，内电阻约30 k ΩD ．电压表：量程6 V ，内电阻约60 k ΩE ．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 AF ．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)下图为正确选择仪器后，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)．(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，为使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．解析：(1)为了使测量更准确，电流表选量程为0.6 A 的电流表A ，电池组的电动势约4.5 V ，故电压表选D ，为了便于调节滑动变阻器应选F.(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图(a)所示，因此将a 、d 相连，c 、g 相连，f 、h 相连．(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图(b)所示，根据闭合电路欧姆定律，得E ＝U ＋U Rr所以1U ＝1E ＋r E ·1R ⎝⎛⎭⎪⎫或U ＝E －U Rr 或R U ＝r E ＋1E R ，因此可作出1U －1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫或U －U R 或RU －R 图象处理数据．答案：(1)A D F (2)a d c g f h(3)1U1R(或UU R 或RUR )(横纵坐标互换亦可)3．在测定一组干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材： A ．电流传感器1 B ．电流传感器2C ．定值电阻R 0(3 k Ω)D ．滑动变阻器R (0～20 Ω)E ．开关和导线若干某同学发现上述器材中没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验．(1)该同学利用测出的实验数据作出的I 1－I 2图线(I 1为电流传感器1的示数，I 2为电流传感器2的示数，且I 1远小于I 2)如图乙所示，则由图线可得被测电池的电动势E ＝____________V ，内阻r ＝____________ Ω.(2)若将图线的纵轴改为____________，则图线与纵轴交点的物理含义即被测电池电动势的大小. 解析：(1)由闭合电路欧姆定律有E ＝U ＋Ir ，可得I 1R 0＝E －I 2r ，则I 1＝ER 0－rR 0I 2，即I 1与I 2间为线性关系，由数学知识可得，k ＝－rR 0，b ＝ER 0，由题图乙可知，b ＝1.5 mA ，k ＝－0.5×10－3，解得E ＝4.5 V ，r ＝1.5 Ω.(2)若将图象纵轴改为路端电压，即I 1R 0，则图线与纵轴交点的物理意义即为被测电源电动势的大小． 答案：(1)4.5 1.5 (2)I 1R 0 4.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：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；②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；③以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线(U、I都用国际单位)；④求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________．A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ)B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω)D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．解析：(1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即U＝E－Ir，I是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选A；由于电路中的最大电流约为I＝Er＋R1＋R2＝32＋10＋5A≈0.176 A＝176 mA，应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一根导线接在滑动变阻器金属杆左、右端接线柱均可，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，C项正确．(3)图象斜率绝对值k ＝r ＋R 2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a ＝Er ＋R 2，因此电源的内阻r ＝k －R 2，电源的电动势E ＝ka .答案：(1)A C (2)C (3)ak k －R 25．小明在做测量电源电动势和内阻的实验，已知干电池的电动势约为1.5 V ，内阻约为0.3 Ω；电压表 V(0～3 V ，内阻约为3 kΩ)；电流表A(0～0.6 A ，内阻为0.80 Ω)；滑动变阻器R (最大阻值10 Ω)．(1)为了更准确地测出电源电动势和内阻．请在给出的虚线框中画出实验电路图．在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的U －I 图线，由图可得出该电源电动势E ＝____________V ，内阻r ＝____________Ω.(结果保留2位小数)(2)请结合你设计的电路图和U －I 图线对实验结果进行误差分析．解析：(1)因电流表的内阻是已知的，故可采用相对电源电流表内接电路，电路图如图所示．由题图可知E ＝1.50 V ，r ＝ΔU ΔI －r A ＝1.50－1.000.50Ω－0.80 Ω＝0.20 Ω.(2)根据闭合电路欧姆定律可得U 1＋I 1(r ＋r A )＝U 2＋I 2(r ＋r A )，而电流表的内阻r A 为已知，所以本实验结果不存在电路图引起的系统误差；但在电压表、电流表读数，描点、连线及利用图象进行数据处理时会存在偶然误差．答案：(1)图见解析 1.50 0.20 (2)见解析6．用实验测一电池的电阻r 和一待测电阻的阻值R x .已知电池的电动势约6 V ，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：电流表A 1(量程0～30 mA)；电流表A2(量程0～100 mA)；电压表V(量程0～6 V)；滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)；开关S一个，导线若干条．某同学的实验过程如下：Ⅰ.设计如图所示的电路图，正确连接电路．Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图所示的图线．Ⅲ.断开开关，将R x改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0，0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)．回答下列问题：(1)电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(2)由U－I图线，得电源内阻r＝________ Ω.(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式R x＝________，代入数值可得R x.(4)若电表为理想电表，R x接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________．(均选填“相同”或“不同”)解析：(1)由题U －I 图线可知电流表量程应为0～100 mA ，故选A 2.路端电压大于5.5 V ，而电源电动势E ＝6 V ，故R 外≫r ，则滑动变阻器选R 2.(2)由题图得：r ＝ΔUΔI ＝25 Ω.(3)R x ＋r ＝U 0I 0，R x ＝U 0I 0－r .(4)电流I ＝ER ＋r ＋R x，r ＋R x 一定，R 从300 Ω变到某同一阻值，电流变化范围相同．R x 接A 、B 间时，U ＝E R ＋R x ＋r (R ＋R x )，R x 接B 、C 间时，U ′＝ER ＋R x ＋rR ，故两种情况下电压变化不同．答案：(1)A 2 R 2 (2)25 (3)U 0I 0－r(4)相同 不同。