《高考風(fēng)向標(biāo)》高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題八 第4講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表課件

第4講實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表考點(diǎn)1測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

1．實(shí)驗(yàn)原理

(1)公式法：如圖8－4－1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U＝E－Ir

求出幾組

E、r

值，最后分別算出它們的平均值.圖8－4－1圖8－4－2

(2)作圖法：在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組I、U值，畫出U－I圖象．如圖8－4－2所示，所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)的值，圖線斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)電阻r的值． 2．實(shí)驗(yàn)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)把變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大的一端．

(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I、U)，用同樣方法測(cè)量幾組I、U值，記錄在表格中．(4)斷開開關(guān)，整理器材.(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法或作圖法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值.3．注意事項(xiàng)(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)．

(2)電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5A，因此，實(shí)驗(yàn)中不要將R調(diào)得過(guò)小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電．

(3)測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些．用方程組求解，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出E、r值，再求平均值．

(4)畫出U－I圖，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去．這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度．(5)計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用公式計(jì)算出電源的內(nèi)阻r.4．誤差分析(1)測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，圖8－4－1中I

真＝I

測(cè)＋I(xiàn)V，未考慮電壓表的分流．圖8－4－3

(2)用圖象法求E、r時(shí)，作圖不準(zhǔn)確造成偶然誤差． (3)由于實(shí)驗(yàn)電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果E

測(cè)<E

真，r

測(cè)<r真，定性分析如下(參考電路原理圖8－4－1)：由于電壓表的分流，電流表的測(cè)量值偏小，而且隨著U

越大，電流表的測(cè)量值偏小越多．當(dāng)U＝0時(shí)，電流表的測(cè)量值等于真實(shí)值(這時(shí)要求電流表是理想的)．據(jù)此作出如圖8－4－3所示的真實(shí)和測(cè)量的U－I

圖線，由圖不難看出，E、r的測(cè)量值均小于真實(shí)值．

1．在用電壓表、電流表測(cè)兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，除備有被測(cè)電池、電鍵和足量導(dǎo)線，還備有下列儀器可供選擇：A．電流表(0～0.6A)B．電流表(0～3A)C．電壓表(0～3V)D．電壓表(0～15V)E．滑動(dòng)變阻器(20Ω，2A)F．滑動(dòng)變阻器(1700Ω，0.3A)應(yīng)該選用的儀器是(寫出前面的字母)______.

一個(gè)學(xué)生用以上儀器測(cè)得如上表所示數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在圖8－4－4所示坐標(biāo)軸上畫出U－I圖象，從圖中可得出電源電動(dòng)勢(shì)為______V；內(nèi)電阻為________Ω.圖8－4－4圖33答案：A，C，E如圖33所示2.92.3～2.6

2．(2011年廣東龍山中學(xué)期末)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的器材如圖8－4－5甲所示，請(qǐng)用實(shí)線表示導(dǎo)線，將圖甲中器材連成實(shí)驗(yàn)用電路，實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)測(cè)量得出的數(shù)據(jù)如下表．為了減小誤差，請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)目潭龋趫D乙的方格紙上畫出U－I圖線．利用圖線可求出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分別為________、________.圖8－4－5圖34答案案：：如如圖圖34甲和和乙乙所所示示1.46V0.72V考點(diǎn)點(diǎn)2測(cè)電電源源電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)和和內(nèi)內(nèi)阻阻的的其其他他方方法法1．用電電流表、、電阻箱箱測(cè)量如圖8－4－－6所所示，改改變電阻阻箱電阻阻，記錄錄對(duì)應(yīng)的的電阻值值R和電流表表讀數(shù)I，由E＝IR＋I(xiàn)r，將測(cè)得得的兩組組數(shù)據(jù)代代入得到到方程組，可可解得E與r.圖8－－4－62．用電電壓表、、電阻箱箱測(cè)量如圖8－4－－7所所示，改改變電阻阻箱電阻阻，記錄錄對(duì)應(yīng)的的電阻值值R和電壓表表讀數(shù)U，由E＝，，將測(cè)得得的兩組組R、U數(shù)據(jù)代入入得到方程組組，可解解得E與r.圖8－－4－73．利用如如圖8－4－8所示的一一只電壓壓表、一一個(gè)電阻阻箱和一一個(gè)電鍵，，測(cè)量一一個(gè)電池池組的電電動(dòng)勢(shì)和和內(nèi)電阻阻．(1)畫出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)電路圖圖，并用用筆畫線線作導(dǎo)線線將所給給器材連連接成實(shí)驗(yàn)電路路．(2)寫出要記記錄的數(shù)數(shù)據(jù)，用用記錄的的實(shí)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)寫出出電動(dòng)勢(shì)勢(shì)和內(nèi)電阻的表表達(dá)式．．圖8－4－8答案：(1)如如圖35甲甲和乙．．甲乙圖35

(2)改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對(duì)應(yīng)的路端電壓值R1、U1，R2、U2，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，考點(diǎn)3練習(xí)使用用多用電電表1．多用用電表的的構(gòu)造多用電表表可以用用來(lái)測(cè)量量電流、、電壓、、電阻等等，并且且每一種種測(cè)量都有有幾個(gè)量量程．外外形如圖圖8－－4－9所示示．圖8－－4－92．測(cè)量量原理I＝ERg＋r＋R0＋RxE，則Rx＝－(Rg＋r＋R0)I指針偏轉(zhuǎn)的的角度與通通過(guò)表頭的的電流大小小成正比，，但被測(cè)電電阻的大小與與流過(guò)表頭頭的電流大大小所成的的關(guān)系如上上，既不成成正比，也不成反比比．圖8－4－103．使用多多用電表時(shí)時(shí)首先應(yīng)該該根據(jù)被測(cè)測(cè)物理量將將選擇開關(guān)關(guān)旋到相應(yīng)的位位置．使用用前應(yīng)先進(jìn)進(jìn)行機(jī)械調(diào)調(diào)零，用小小螺絲刀輕輕旋調(diào)零螺絲，使使指針指向向左端零刻刻線．使用用歐姆擋時(shí)時(shí)，還應(yīng)進(jìn)進(jìn)行歐姆調(diào)零，即即將紅、黑黑表筆短接接，調(diào)節(jié)歐歐姆調(diào)零向右端零刻線處．歐姆擋的使用如下：(1)選擋擋．一般比比被測(cè)電阻阻的估計(jì)值值低一個(gè)數(shù)數(shù)量級(jí)，如如估計(jì)值為200Ω，，就應(yīng)該選選×10的的倍率．．(2)調(diào)零零．(3)將紅紅黑表筆接接被測(cè)電阻阻兩端進(jìn)行行測(cè)量．(4)將指指針示數(shù)乘(5)將選擇開關(guān)關(guān)扳到OFF或交流電壓壓最高擋．．用歐姆擋測(cè)測(cè)電阻，如如果指針偏偏轉(zhuǎn)角度太太小，應(yīng)增增大倍率；；如果指針偏偏轉(zhuǎn)角度太太大，應(yīng)減減小倍率．．4．(2011年寧夏銀川川一中月考考)實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)進(jìn)了一批低低電阻的電磁螺線管，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)來(lái)測(cè)算螺線管的電阻．他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線和學(xué)生電源等．(1)他們使用多多用電表粗粗測(cè)金屬絲絲的電阻，，操作過(guò)程程分以下三個(gè)步驟：：①將紅表筆筆插入多用用電表的插插孔(正、、負(fù))、黑黑表筆插入入多用電表的的插插孔(正、負(fù))；選擇電電阻檔“××1”；②；③把紅黑表筆筆分別與螺線線管金屬絲的的兩端相接，，多用表的示數(shù)如圖8－4－11所示，讀讀數(shù)為Ω.4圖8－4－－11將紅、黑表筆筆短接，調(diào)整整調(diào)零旋鈕調(diào)調(diào)零正負(fù)(2)根據(jù)多用電表表示數(shù)，為了了減少實(shí)驗(yàn)誤誤差，并在實(shí)實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓壓調(diào)節(jié)范圍，，應(yīng)從下圖中中的A、B、C、D四個(gè)電路中選擇D【例1】(2011年廣州調(diào)研)用多用電表測(cè)測(cè)未知阻值的的電阻．按正確步驟操操作后，測(cè)量量結(jié)果如圖8－4－12所示，讀出其其阻值大小為________________Ω.為了使多用電電表測(cè)量的結(jié)結(jié)果更準(zhǔn)確，必須進(jìn)行行如下操作：：a．將選擇開關(guān)關(guān)打到__________擋；b．將__________，__________，進(jìn)行歐姆調(diào)調(diào)零；c．把電阻接在在兩表筆之間間進(jìn)行測(cè)量并并讀數(shù)；d．測(cè)量完畢將將選擇開關(guān)打打到__________擋．1000×100紅黑表筆短接接調(diào)節(jié)調(diào)零旋扭扭OFF熱點(diǎn)1多用電表歐姆姆擋的使用與與讀數(shù)圖8解析：歐姆擋擋的讀數(shù)是：：表盤上的讀讀數(shù)(本題中讀為100)×歐姆擋的倍率率(本題中×10)，所以讀數(shù)為為1000ΩΩ.歐姆擋擋中任何一一個(gè)倍倍率擋擋都能能從零零到無(wú)無(wú)窮大大讀數(shù)數(shù)，但但指針針在中中間位位置讀讀數(shù)精確確度高高，所所以要要選擇擇不同同的倍倍率擋擋使指指針指指在表表盤的的中間間位置，，該題題中讀讀數(shù)大大，應(yīng)應(yīng)提高高一擋擋，所所以將將選擇擇開關(guān)關(guān)打到到×100擋．歐歐姆擋擋測(cè)電電阻時(shí)時(shí)，每每換一一個(gè)擋擋都要要進(jìn)行行歐姆姆調(diào)零零，即即紅黑黑表筆短短接，，旋動(dòng)動(dòng)歐姆姆調(diào)零零旋扭扭使指指針對(duì)對(duì)到0ΩΩ位置．．選擇擇開關(guān)關(guān)旋到歐歐姆擋擋時(shí)與與多用用電表表內(nèi)部部電源源接通通，所所以測(cè)測(cè)量完完畢將將選擇擇開關(guān)打打到OFF擋(沒(méi)有OF歐姆擋擋測(cè)電電阻時(shí)時(shí)操作作要注注意：：(1)選擇擇合適適的倍倍率，，使指指針指指在表表盤的的中間間位置置．(2)每換換一擋擋都要要進(jìn)行行歐姆姆調(diào)零零，即即紅黑黑表筆筆短接接，旋旋動(dòng)歐歐姆調(diào)零零旋扭扭使指指針對(duì)對(duì)到0ΩΩ位位置．．(3)測(cè)量量完畢畢將選選擇開開關(guān)打打到OFF擋擋(沒(méi)有有OFF擋擋的打打到最最大交流流電壓壓擋)與內(nèi)內(nèi)部電電源斷斷開(多用用電表表長(zhǎng)期期不用用要把把電池池取出)．．歐姆姆擋的的讀數(shù)數(shù)是：：表盤盤上的的讀數(shù)數(shù)×歐歐姆擋擋的倍倍率．．1．(2011年年廣州州一模模)某某同學(xué)學(xué)測(cè)量量一節(jié)節(jié)干電電池的的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)和和內(nèi)阻時(shí)時(shí)，用用aa′、bb′、cc′、dd′、de和fb′共6根根導(dǎo)導(dǎo)線連連成如圖圖8－4－13甲甲所所示的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)電路路圖．．圖8－4－13(1)請(qǐng)根根據(jù)電電路圖圖在圖圖乙的的實(shí)物物圖中中完成成余下下電路路的連連線．．(2)如果果這6根根導(dǎo)導(dǎo)線中中僅有有一根根內(nèi)部部斷了了，其其它器器材及及連接接均完完好好，，現(xiàn)現(xiàn)閉閉合合開開關(guān)關(guān)，，發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)電電流流表表、、電電壓壓表表的的示示數(shù)數(shù)均均為為零零，，由由此可可以以肯肯定定內(nèi)內(nèi)部部沒(méi)沒(méi)有有斷斷的的導(dǎo)導(dǎo)線線有有de、fb′和和.(3)閉閉合合開開關(guān)關(guān)的的情情況況下下，，要要求求用用多多用用表表對(duì)對(duì)逐逐根根導(dǎo)導(dǎo)線線進(jìn)進(jìn)行行排排査査并找找出出斷斷導(dǎo)導(dǎo)線線，，正正確確的的操操作作是是：：將將選選擇擇開開關(guān)關(guān)旋旋至至__________________擋擋(填填““ΩΩ××1流電流10mA”)、把________(選填“紅”或“黑”)表筆固定在a點(diǎn)，另一支表筆依次接a′、b′、c′、d′….如果某次檢測(cè)時(shí)，表盤指針如圖丙所示，其讀數(shù)為________．答案：(1)如如圖36.(2)cc′(3)直直流電壓壓2.5V紅1.40V圖36【例2】(2009年北北京卷)某同學(xué)學(xué)通過(guò)查查找資料料自己動(dòng)動(dòng)手制作了一個(gè)個(gè)電池．．該同學(xué)學(xué)想測(cè)量量一下這這個(gè)電池池的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，但是從從實(shí)驗(yàn)室室只借到到一個(gè)開開關(guān)、一一個(gè)電阻阻箱(最最大阻值值為999.9ΩΩ，可當(dāng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電電阻用)、一只只電流表表(量程程Ig＝0.6A，，內(nèi)阻rg＝0.1Ω)和若干干導(dǎo)線．．(1)請(qǐng)請(qǐng)根據(jù)測(cè)測(cè)定電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻阻r的要求，，設(shè)計(jì)圖圖8－－4－14中中器件件的連接接方式，，畫線把把它們連連接起來(lái)來(lái).圖8－－4－14圖8－－4－15圖8－－4－16(3)在在圖8－4－－16上上把描描繪出的的坐標(biāo)點(diǎn)點(diǎn)連成圖圖線．(4)根根據(jù)圖8－4－16描繪繪出的圖圖線可得得出這個(gè)個(gè)電池的的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電電阻r＝________ΩΩ.解析：(1)先先設(shè)計(jì)實(shí)實(shí)驗(yàn)電路路圖，然然后再根根據(jù)電路路圖連線線．由歐姆定律律E＝I(R＋r)知，只只要知道道兩組外外電阻和和電流值值，就可可以解出電電源電動(dòng)動(dòng)勢(shì)和內(nèi)內(nèi)阻．因因此，直直接將可可變電阻阻和電流流表串聯(lián)在電路路中就行行(見(jiàn)圖圖8－－4－17)．．(2)由由電表可可讀出此此時(shí)電流流為0.50A，，則坐標(biāo)標(biāo)為(2,2.6)．．再在坐標(biāo)標(biāo)紙上描描出該點(diǎn)點(diǎn)(見(jiàn)圖圖8－－4－18)．．(3)剔剔除明顯顯有誤差差的點(diǎn)，，將其他他點(diǎn)用平平滑的曲曲線連接接起來(lái)，得到到一條直直線(見(jiàn)見(jiàn)圖8－4－－18)．E(4)將將歐姆定定律的表表達(dá)式E＝I(R＋r)變形得得R＝－r，由此I式可知，，外電阻阻和電流流的倒數(shù)數(shù)呈線性性關(guān)系．．將圖中中的直線線延長(zhǎng)，，與縱坐標(biāo)標(biāo)軸的交交點(diǎn)值為為－r＝－0.3ΩΩ，則內(nèi)內(nèi)電阻為為0.3ΩΩ，直線的斜率率為k＝E＝5.6－－2.64－2V＝1.5V.圖8－－4－17圖8－－4－182．(2011年湖湖北宜昌昌調(diào)研)現(xiàn)有一一特殊的的電池，，其電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E約為9V，，內(nèi)阻阻r在35ΩΩ～～55ΩΩ范圍圍，最最大允允許電電流為為50mA.為測(cè)定定這個(gè)個(gè)電池池的電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)和內(nèi)內(nèi)阻，，某同同學(xué)利利用如如圖8－－4－－19甲甲所示的的電路路進(jìn)行行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)．圖圖中電電壓表表的內(nèi)內(nèi)電阻阻很大大，對(duì)對(duì)電路路的影影響可以以不計(jì)計(jì)，R為電阻阻箱，，阻值值范圍圍為0～～9999ΩΩ，，R0是定值值電阻．．圖8－4－19(1)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室備備有的的保護(hù)護(hù)電阻阻R0有以下下幾種種規(guī)格格，本本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)應(yīng)選選用()A．10ΩΩ，2.5WC．150ΩΩ，1.0WB．50ΩΩ，1.0WD．1500ΩΩ，5.0W(2)該同同學(xué)接入符符合要求的的R0后，閉合開開關(guān)S，，調(diào)整電阻阻箱的阻值讀出出電壓表的的示數(shù)U，再改變電電阻箱阻值值，取得多多組數(shù)據(jù)，，作出了如圖圖乙所示的的圖線．則則根據(jù)該同同學(xué)所作的的圖線可知知圖象的橫坐標(biāo)與與縱坐標(biāo)的的比值表示示.(3)根據(jù)據(jù)乙圖求得得該電池的的電動(dòng)勢(shì)E為________V，內(nèi)電電阻r為________Ω.答案：(1)C(2)回