安徽省2013届高考物理总复习 第七单元 恒定电流 第5节 实验十 测定电源的电动势和内阻学案 新课标（北京专版）

1、2013届新课标高考物理总复习学案第七单元 恒定电流第5节 实验十 测定电源的电动势和内阻 (1)掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律。(2)掌握用图像法求电动势和内阻的方法。 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。(1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图实101 所示连接好电路。(2)把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端。(3)闭合开关，调节滑动变阻器，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。(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。 本实验中数据

2、的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法。法一：取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r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。(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(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极化现象严重，使得E和r明显变化。(3)测出数据不少于6组I和U的数据，且变化范围要大些， 用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的UI数据

3、中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值。(4)在画UI图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差。图实103(1)由读数和电表线性不良引起误差。(2)用图像法求E和r时，由于作图不准确造成误差。(3)本实验采用图实101所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真。因为I真I测IV，而IVU/RV，U越大，IV越大，U趋近于零时IV也趋近于零。所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交

4、点为电动势的测量值，比真实值偏小。修正后的图线如图实104所示，显然E、r的测量值都比真实值偏小，r测r真、E测E真。图实104(4)若采用如图实105所示电路，电流是准确的，当I很小时，电流表的分压很小，但随电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大。此种情况的UI图线如图实106所示，所以E测E真、r测r真。 图实105 图实106 由于在测量电路中，电压表的分流作用和电流表的分压作用，给实验带来了系统误差，以下为两种有针对性的改进措施。(1)实验时可以引入辅助电源，如图实107所示，E为辅助电源，利用当辅助回路和测量回路的电流相等时灵敏电流计G中无电流这一特点，在测量电 路中没有电流表的情况

5、下，仍能测得其回路中的电流， 从而消除由于电流表的内阻带来的误差。图实107 (2)在实验中由于电压表的分流，从而使电流表的示数小于流过电源的电流，而给测量带来误差。可以将电压表的内阻测出，进而求出电压表的分流IV，那么通过电源的电流就为IEIAIV，就可以消除由于电压表的分流而带来的误差。例1在测定电源电动势和内阻的实验中某同学所用电路图和测得的数据如下。图实108(1)实验误差分系统误差和偶然误差两种。该实验的系统误差主要是由_引起的。(2)用给出的数据在图实109中画出UI图线，从你作出的图像中可以发现该同学记录的第_组数据有误。(3)求得电动势E_V，内阻r_。(均保留两位有效数字)解

6、析(1)电压表与电流表并联，由于电压表分流作用，造成流过电源的电流大于电流表的测量值，这样就产生了系统误差。(2)画出UI图线如图所示。第3组数据有误，因为其他组的数据相邻的两组差值近似相等。答案(1)电压表的分流(2)UI图线见解析3(3)1.51.8例2(2011四川高考)为测量一电源的电动势及内阻(1)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 k的电压表B量程为2 V、内阻大约为2 k的电压表C量程为3 V、内阻为3 k的电压表选择电压表_串联_k的电阻可以改装成量程为9 V的电压表。(2)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

7、号 或 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。(3)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 ；电压表示数为2.00 V时，电阻箱的阻值为40.0 ，则电源的电动势E_V、内阻r_。答案(1) 或C6(2)见解析图(3)7.510例3(2012呼和浩特模拟)某同学用如图实1010甲所示的电路测量电源的电动势和内阻，其中R是电阻箱，R0是定值电阻，且R03 000 ，G是理想电流计。改变R的阻值分别读出电流计的读数，作出1/R1/I图像如图乙所示，则：电源的电动势是_，内阻是_。图实1012答

8、案3 V1 每课一测1下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是()A测出两组I、U的数据，代入方程组EU1I1r和EU2I2r，求出E、rB多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值C测出多组I、U的数据，画出UI图像，再根据图像求出E、rD测出多组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r解析：测出多组I、U的数据，画出UI图像可消除某次测量不准造成的偶然误差，选C。答案：C2在测一节干电池(电动势约为1.5 V，内阻约为2 )的电动势和内阻的实验中

9、，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15 V；B.电压表量程为3 V。A变阻器为(020 ，3 A)；B变阻器为(0500 ，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_。解析：电动势为1.5 V，而A电压表量程为15 V，若用A则很难精确读数，误差太大；B变阻器电阻太大而额定电流过小，调节不方便。答案：BA电压表量程过大，读数误差较大AB变阻器额定电流过小，调节不方便3测量电源电动势和内电阻的器材如图实1011甲所示，请用实线表示导线，将图甲中器材连成实验用电路，实验时经测量得出的数据如下表。为了减小误差，请选择适当

10、的刻度，在图乙的方格纸上画出UI图线。利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为_、_。123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05图实1011答案：146 V0.72 4现有一个阻值为10.0 的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表盘面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案。(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧姆)要求：(1)在虚线框中画出实验电路图。(2)简要写出完成接线后的实验步骤。(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r_。解析：电压表指针偏转角度与

11、通过电压表的电流，或者与加在电压表两端的电压成正比，因此表盘面无刻度值也可以用格数的多少表示电压的大小，当断开电键时，电压表偏转格数N1表示电源电动势的大小。电键闭合时，N2表示R两端电压，根据闭合电路欧姆定律，得rR。答案：(1)如图所示(2)断开电键，记下电压表偏转格数N1；合上电键，记下电压表偏转格数N2(3)R5在测量一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有如下器材：A干电池E(电动势约为1.5 V，内电阻约为1 )B电流表A(量程为0.6 A，内阻约为0.1 )C电流表G(满偏电流为3 mA，内阻Rg10 )D滑动变阻器R1(阻值范围020 ，额定电流2 A)E滑动变阻器R2(阻值范

12、围0200 ，额定电流1 A)F定值电阻R3990 G开关和导线若干(1)某同学为了完成实验，设计了如图实1014所示的甲、乙两种参考电路，其中合理的是_。(填“甲”或“乙)图实1012(2)为了能方便准确地进行测量，其中应选择的滑动变阻器是_(填“R1”或“R2”)。(3)如图丙所示，是某位同学根据他所设计的实验测得的六组数据在I1I2坐标系上所描出的点(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)。请你在图上画出图线，并由图线求出电池的电动势E_V，内电阻r_。解析：(1)本题应该用电流表G改装成电压表，电流表A用来测量回路中电流，因此合理的是图乙。(2)滑动变阻器应选用阻值较小的便于调节

13、，应选R1。(3)连线如图所示。图线与I1轴的截距为1.48，则E1.48103(99010)V1.48 V。电源内阻r 0.80 。答案：(1)乙(2)R1(3)图线见解析148(1.471.49)0.80(0.750.85)6在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图实1013所示的实物电路。图实1013(1)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”)(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R010 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R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据