2023版高考物理一輪總復習專題8恒定電流實驗9測定電源的電動勢和內阻課件

實驗九測定電源的電動勢和內阻必備知識·深悟固基1．實驗原理閉合電路歐姆定律．2．實驗器材電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙、刻度尺、鉛筆等．3．實驗步驟(1)電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按圖連接好電路．(2)把變阻器的滑片移動到使阻值最大的一端．(3)閉合開關，調節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣方法測量出多組I，U值，填入表格中．(4)斷開開關，拆除電路，整理好器材．5．注意事項(1)實驗時，電流不能過大，通電時間不能太長，以免對E與r產(chǎn)生較大影響．(2)畫U－I圖線時，由于偶然誤差，描出的點不在一條直線上，應使圖線通過盡可能多的點，并使不在直線上的點均勻分布在直線的兩側，個別偏離直線太遠的點可舍去．關鍵能力·突破要點命題一課標教材原型實驗

[基礎考查]1．內接法誤差：如圖甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋IA)r，其中U是電源外電壓．但實驗中忽略了IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大．甲乙

結論：①當電壓表示數(shù)為零時，IV＝0，IA＝I短，短路電流的測量值等于真實值．②E測＜E真．2．外接法誤差：若采用如圖甲所示的電路，IA為電源總電流，理論上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大，當電流為零時，UA＝0，電壓為準確值，等于E．結論：①E為真實值．②I短測＜I短真．甲乙

例1

某實驗小組利用如圖所示電路測定一節(jié)電池的電動勢和內電阻，備有下列器材：①待測電池：電動勢約為1.5V(小于1.5V)②電流表：量程3mA③電流表：量程0.6A④電壓表：量程1.5V⑤電壓表：量程3V⑥滑動變阻器：阻值范圍0～20Ω⑦開關一個，導線若干(1)請選擇實驗中需要的器材__________(填標號)．(2)按電路圖將實物(如圖甲所示)連接起來．(3)小組由實驗數(shù)據(jù)作出的U－I圖像如圖乙所示，由圖像可求得電源電動勢為____________V，內電阻為________Ω．甲

乙

【答案】(1)①③④⑥⑦

(2)如圖(3)1.4

2.8

【解析】(1)電流表量程3mA不能滿足實驗需要，故選量程為0.6A電流表；電動勢小于1.5V，故選量程為1.5V的電壓表．其他都是電路必需器材，故所需器材為①③④⑥⑦．(3)根據(jù)圖像得E＝1.4V，r＝2.8Ω．變式1

(2020年山東卷)實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響，某學習小組對“測量電源的電動勢和內阻”的實驗方案進行了探究．實驗室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動勢約1.5V，內阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內阻約1Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關一個，導線若干．(1)該小組按照圖甲所示的電路進行實驗，通過調節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實驗數(shù)據(jù)在U－I坐標紙上描點，如圖乙所示，結果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是______．A．電壓表分流B．干電池內阻較小C．滑動變阻器最大阻值較小D．電流表內阻較小(2)針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題，該小組利用實驗室提供的器材改進了實驗方案，重新測量得到的數(shù)據(jù)如下表所示．序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答以下問題：①畫出U－I圖像．②根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為________(填“R1”或“R2”)．③在圖丙中用筆畫線代替導線，請按照改進后的方案，將實物圖連接成完整電路．【答案】(1)B

(2)①如圖甲②R1

③如圖乙命題二拓展創(chuàng)新實驗

[創(chuàng)新考查]測定電源的電動勢和內阻還可以采用以下幾種方法例2

(2021年全國乙卷)一實驗小組利用圖甲所示的電路測量—電池的電動勢E(約1.5V)和內阻r(小于2Ω)．圖中電壓表量程為1V，內阻RV＝380.0Ω；定值電阻R0＝20.0Ω；電阻箱R最大阻值為999.9Ω；S為開關．按電路圖連接電路．完成下列填空：變式2

(2021年湖南卷)某實驗小組需測定電池的電動勢和內阻，器材有：一節(jié)待測電池、一個單刀雙擲開關、一個定值電阻(阻值為R0)、一個電流表(內阻為RA)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于R0，并配有可在電阻絲上移動的金屬夾)、導線若干．由于缺少刻度尺，無法測量電阻絲長度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個圓形時鐘表盤．某同學提出將電阻絲繞在該表盤上，利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度．主要實驗步驟如下：(1)將器材如圖甲連接．(2)開關閉合前，金屬夾應夾在電阻絲的________(填“a”或“b”)端．(3)改變金屬夾的位置，閉合開關，記錄每次接入電路的電阻絲對應的圓心角θ

和電流表示數(shù)I，得到多組數(shù)據(jù)．(4)整理數(shù)據(jù)并在坐標紙上描點繪圖，所得圖像如圖乙所示，圖線斜率為k，與縱軸截距為d，設單位角度對應電阻絲的阻值為r0，該電池電動勢和內阻可表示為E＝________，r＝______________．(用R0

、RA

、k

、d

、r0

表示)(5)為進一步確定結果，還需要測量單位角度對應電阻絲的阻值r0．利用現(xiàn)有器材設計實驗，在圖丙方框中畫出實驗電路圖．(電阻絲用滑動變阻器符號表示)(6)利用測出的r0，可得該電池的電動勢和內阻．(5)實驗器材中有定值電阻R