專題八實驗十測定電源的電動勢和內(nèi)阻

專題八實驗十測定電源的電動勢和內(nèi)阻第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日圖S10－1圖S10－2

(2)作圖法：在坐標紙上以I為橫坐標、U為縱坐標，用測出的幾組I、U值，畫出U－I圖象．如圖S10－2所示，所得直線的縱截距即為電動勢的值，圖線斜率的絕對值即為內(nèi)阻r的值．第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日2．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)把變阻器的滑動片移到使阻值最大的一端．

(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I、U)，用同樣方法測量幾組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源的電動勢和內(nèi)阻的阻值.第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日3．注意事項(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應大些(選用已使用過一段時間的干電池)．

(2)電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴重，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A，因此，實驗中不要將R調(diào)得過小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應立即斷電．

(3)測出不少于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．第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

(4)畫U－I圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠的點可舍去．這樣可使偶然誤差得到部分抵消，提高精確度．

(5)計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠的點，用公式計算出電源的內(nèi)阻r. 4．誤差分析

(1)測量電路存在系統(tǒng)誤差．圖S10－3中I真＝I測＋IV，未考慮電壓表的分流．圖S10－3第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

(2)用圖象法求E、r時，作圖不準確造成偶然誤差．

(3)由于實驗電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實驗結(jié)果E測<E真，r測<r真．定性分析如下(參考電路原理圖S10－1)：由于電壓表的分流，電流表的測量值偏小，而且隨著U越大，電流表的測量值偏小越多．當U＝0時，電流表的測量值等于真實值(這時要求電流表是理想的)．據(jù)此作出如圖S10－3所示的真實和測量的U－I圖線，由圖不難看出，E、r的測量值均小于真實值．第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日二、測電源電動勢和內(nèi)阻的其他方法1．用電流表、電阻箱測量(1)電路圖：如圖S10－4所示．圖S10－4

(2)原理：根據(jù)閉合電路的歐姆定律得E＝IR＋Ir，改變電阻箱的阻值就能得到R、I數(shù)據(jù)，利用兩組數(shù)據(jù)就能求得E、r，也可利用多組數(shù)據(jù)作圖象來求解．第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日(2)原理：根據(jù)閉合電路的歐姆定律得E＝U＋—r，改變電2．用電壓表、電阻箱測量(1)電路圖：如圖S10－5所示．圖S10－5UR阻箱的阻值就能得到R、U數(shù)據(jù)，利用兩組數(shù)據(jù)就能求得E、r，也可利用多組數(shù)據(jù)作圖象來求解．第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日題組1測定電源的電動勢和內(nèi)阻

1．在用電壓表、電流表測兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動勢和內(nèi)阻時，除備有被測電池、電鍵和足夠的導線外，還備有下列儀器可供選擇：A．電流表(0～0.6A)C．電壓表(0～3V)B．電流表(0～3A) D．電壓表(0～15V)E．滑動變阻器(20Ω，2A)F．滑動變阻器(1700Ω，0.3A)應該選用的儀器是__________(填器材前面的選項字母)．第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日實驗次數(shù)123456U/V2.702.502.302.001.801.62I/A0.080.160.250.360.450.50

一個學生用以上儀器測得如上表所示數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在圖S10－6所示坐標軸上畫出U－I圖象，從圖中可得出電源電動勢為______V，內(nèi)阻為________Ω.圖S10－6第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日2.92.4答案：A、C、E如圖48所示

圖48第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日實驗次數(shù)123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05

2．(2011年廣東龍山中學期末)測量電源電動勢和內(nèi)阻的器材如圖S10－7甲所示，請用實線表示導線，將圖甲中器材連成實驗電路，實驗時經(jīng)測量得出的數(shù)據(jù)如下表．為了減小誤差，請選擇適當?shù)目潭?，在圖乙的方格紙上畫出U－I圖線．利用圖線可求出電源的電動勢和內(nèi)阻分別為________、________.第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日圖S10－7第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日答案：如圖49甲和乙所示1.46V0.71Ω圖49第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日題組2測電源電動勢和內(nèi)阻的其他方法

3．利用如圖S10－8所示的一個電壓表、一個電阻箱和一個電鍵，測量一個電池組的電動勢和內(nèi)阻．

(1)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖，并用筆畫線做導線將所給器材連接成實驗電路． 圖S10－8第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

(2)寫出要記錄的數(shù)據(jù)，用記錄的實驗數(shù)據(jù)寫出這個電池組的電動勢和內(nèi)阻的表達式．甲乙圖50

答案：(1)如圖50甲和乙．第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

(2)改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對應的路端電壓值，分別記為R1、U1，R2、U2.

這個電池組的電動勢和內(nèi)阻的表達式分別為第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日4．在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，備有下列器材：A．干電池(電動勢E約為1.5V，內(nèi)阻r約為1.0Ω)B．電流表G(滿偏電流3.0mA，內(nèi)阻Rg＝10Ω)C．電流表A(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω)D．滑動變阻器R(0～20Ω，10A)E．滑動變阻器R′(0～100Ω，1A)F．定值電阻R3＝990ΩG．開關(guān)和導線若干第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日(1)為了能準確地進行測量，也為了操作方便，實驗中應選用的滑動變阻器是________(填器材前面選項字母)．(2)請在虛線框內(nèi)畫出實驗原理圖．(3)寫出要記錄的數(shù)據(jù)，用記錄的實驗數(shù)據(jù)寫出這節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的表達式．第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日答案：(1)D(2)如圖51所示．圖51

(3)改變滑動變阻器R的阻值，讀出兩組電流表A的電流值和對應的電流表G的電流值，分別記為IA1、IG1，IA2、IG2..

這節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的表達式分別為第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日題型圖象法處理閉合電路實驗問題

【例題】(2009年北京卷)某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池．該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)阻r，但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9Ω，可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig＝0.6A，內(nèi)阻rg＝0.1Ω)和若干導線．

(1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)阻r的要求，設(shè)計圖S10－9中器件的連接方式，畫線把它們連接起來.第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日圖S10－9圖S10－10第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日圖S10－11(3)在圖S10－11上把描繪出的坐標點連成圖線．(4)根據(jù)圖S10－11描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

解析：(1)先設(shè)計實驗電路圖，然后再根據(jù)電路圖連線．由歐姆定律E＝I(R＋r)知，只要知道兩組外電阻和電流值，就可以解出電源電動勢和內(nèi)阻．因此，直接將可變電阻和電流表串聯(lián)在電路中就行．

(2)由電表可讀出此時電流為0.50A，則坐標為(

2

,

2.6

)．

(3)剔除明顯有誤差的點，將其他點用平滑的曲線連接起來，得到一條直線．第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日答案：(1)如圖52所示．(2)如圖53所示．(3)如圖53所示．(4)1.50.3圖52圖53第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

1．(潮陽2012屆高三模擬)某同學利用電流表和電阻箱測量電池組的電動勢和內(nèi)阻，實驗原理如圖S10－12.

圖S10－12 (1)實驗的主要步驟如下：

A．檢查并調(diào)節(jié)電流表指針指零，將開關(guān)S斷開，按照電路圖連線．第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日B．調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值至____________．最大值

C．將開關(guān)S閉合，逐漸調(diào)節(jié)R使電流表指針有足夠的偏轉(zhuǎn)，記下此時________________和________________．電阻箱的阻值電流表的示數(shù)圖S10－13第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

(2)由圖S10－13可求得電動勢E＝___________V，內(nèi)阻r＝____________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)由于電流表不是理想電流表，所以測得電源內(nèi)阻比實際大值偏______(填“大”或“小”)．2.8(2.6～3.0)1.0(0.6～1.0)第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日易錯點由U—I圖象求解電動勢和內(nèi)阻【例題】(雙選)如圖

S10－14是某電源的路端電壓與電流)圖S10－14的U—I圖象，下列說法中正確的是( A．該電源的電動勢是2.8V B．該電源的短路電流是1.0A C．該電源的內(nèi)阻是2.8Ω D．該電源的內(nèi)阻是0.8Ω第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

錯解分析：錯選B、C，誤把圖線與I軸的截距當成了短路電流．錯誤原因是沒有理解短路電流是路端電壓為零時的電流，而與I軸相交時路端電壓為2.0V．看錯短路電流后，用r＝

EI短求內(nèi)阻，而錯選C.ΔU

ΔI該圖線斜率的絕對值，所以r＝＝2.8－2.0 1.0Ω＝0.8Ω，C錯誤，D正確．故選A、D.

正確解析：圖線與U軸的交點表示電流為零時的路端電壓，即是電動勢E，A項正確；電流為1.0A時的路端電壓是2.0V，所以電源的短路電流應該大于1.0A，B項錯誤；電源的內(nèi)阻是第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

方法點撥：解答此類問題首先要看清楚縱坐標軸的標度是否從零開始，若從零開始，則縱截距表示電源電動勢，橫截距表示短路電流；若縱坐標不是從零開始標注的，縱截距依然是電源電動勢，橫截距則不再表示短路電流．

指點迷津：在做“測定電源電動勢和內(nèi)阻”實驗中，由于干電池的內(nèi)阻較小，斜率太小，所以描點及所連線的下部空間得不到利用，誤差太大，為此，可使縱坐標(U軸)不從零開始，把坐標比例放大，以減小誤差，所以這樣畫出的圖線與橫軸(I軸)的交點并不是路端電壓為零時的電流，即不是短路電流．但與縱坐標(U軸)的交點表示電流為零時的電壓，還是表示電動勢E.對于電源的U—I圖象，應正確地理解其物理意義，不能死記結(jié)論，生搬硬套，應從閉合電路歐姆定律來理解，電動勢等于開路時的路端電壓，即圖象中對應電流為零時的路端電壓為電源電動勢，而電壓為零時的電流為外電路短路時的電流．第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

1．用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)阻r，如圖S10－15是某電源的路端電壓U隨干路電流I的變化圖象．根據(jù)圖線得出電池的電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝________Ω，此電源的短路電流I短＝________A.圖S10－15第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日Ω＝1.0Ω，短路電流I短＝—解析：從圖象與縱坐標(U軸)的截距可得電動勢E＝1.5V，由斜率可求r，r＝ΔU

ΔI＝1.5－1.1 0.4E r1.51.0=—A＝1.5A.答案：1.51.01.5第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

1．(2011年四川卷)為測量一電源的電動勢及內(nèi)阻：

(1)在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9V的電壓表．

A．量程為1V、內(nèi)阻大約為1kΩ的電壓表V1

B．量程為2V、內(nèi)阻大約為2kΩ的電壓表V2

C．量程為3V、內(nèi)阻大約為3kΩ的電壓表V3

選擇電壓表______串聯(lián)_______kΩ的電阻可以改裝成量程為9V的電壓表．V36第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期日

(2)利用一個電阻箱、一個開關(guān)、若干導線和改裝好的電壓表(此表用符號V1、V2

或V3

與一個電阻串聯(lián)來表示，且可視為理想電壓表)，在虛線框內(nèi)畫出電源電動勢及內(nèi)阻的