物理：29《实验：测定电源电动势和内阻》复习课件（新人教版选修3-1）

1、电源电动势和内阻的测定电源电动势和内阻的测定测定电动势内阻电路测定电动势内阻电路用电流表和电压表测用电流表和电压表测E、r 2001年上海卷年上海卷16、 05年南通质量检测一年南通质量检测一12、 2002年河南卷年河南卷12、 2004年广东卷年广东卷12、伏安法测伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较实验中测量值和真实值的比较1： 05年扬州质量检测二年扬州质量检测二12、 例例1、伏安法测伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较实验中测量值和真实值的比较2： 05年徐州市第二次质量检测年徐州市第二次质量检测12、 05年南通质量检测一年南通质量检测一12、 2005年全国卷年全国卷

2、22 (2)、 05年苏锡常镇一模年苏锡常镇一模12、 2006年天津理综卷年天津理综卷22(3)、 2006年广东卷年广东卷12、 2006年江苏卷年江苏卷13、测定电动势内阻电路测定电动势内阻电路vAU1=E-I1r U2=E-I2rA E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r)v E= U1 + U1r / R1 E= U2 + U2r / R2用电流表和电压表测用电流表和电压表测E、r 实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比

3、通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，了减小这个系统误差， 滑动变阻器滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。的电压表的内阻应该大一些。RvAS 为了减小偶然误差为了减小偶然误差,要多做几次实验要多做几次实验,多取几组数据多取几组数据,然后利用然后利用U-I 图象处理实验数据图象处理实验数据.将点描好后将点描好后,用直尺画一条直线用直尺画一条直线,使尽可能多的使尽可能多的点落在这条直线上点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等而且在直线两

4、侧的点数大致相等.这条直线代表这条直线代表的的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.I/AU/V00.2 0.4 0.63.02.01.0 这条直线在这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势轴上的截距就是被测电源电动势E (对应的对应的I=0) ,斜率的绝对值就是被测电源的内阻斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。特别要注意：有时纵坐标的特别要注意：有时纵坐标的起始点不是起始点不是0，求内阻的一般，求内阻的一般式应该是式应该是 r=|U/I |。 要求测量由要求测量由2节干电池串联而成的节干电池串联而成的电池组的电动势电池组的电动势和内阻和

5、内阻r（约几欧）（约几欧）,提供下列器材：提供下列器材：电压表电压表V1（量程（量程3V，内阻，内阻1k）,电压表电压表V2（量程（量程15V,内阻内阻2k）,电阻箱（电阻箱（09999）,电键电键,导线若干。导线若干。某同学用量程为某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路，的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：实验步骤如下：（l）合上电键）合上电键S，将电阻箱，将电阻箱R阻值调到阻值调到110，读得，读得电压表的读数为电压表的读数为U1（2）将电阻箱）将电阻箱R阻值调到阻值调到R220，读得电压表的读，读得电压表的读数为数为U2，由方程组，由方程组U1EU1r/R1、U2EU2

6、/R2 解解出出E、r，为了减少实验误差，上述实验在选择器材和，为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？实验步骤中，应做哪些改进？。2001年上海卷年上海卷16、 vRE、rS解解: 应选用量程为应选用量程为3V的电压表的电压表, 改变电阻箱阻值改变电阻箱阻值R，读取若干个，读取若干个U的值，的值，由由 IU/R 计算出电流的值，然后作出计算出电流的值，然后作出UI图线，得到图线，得到E、r05年南通质量检测一年南通质量检测一12、 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为阻，已知干电池的电动势约

7、为1.5V，内阻约，内阻约1，电压，电压表表(0-3V,3k),电流表电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有滑动变阻器有R1(10 2A)和和 R2(100 0.1A)各一只各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用实验中滑动变阻器应选用 (选填选填R1或或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的得到如图丙所示的U-I图线图线,由图线可较准确求出该电源电动势由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻内阻r= .1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11

8、.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图甲图乙图乙R11.50图线的斜率为图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 0.85 （8分）现有器材：量程为分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约内阻约3040的电流表一个，定值电阻的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻定值电阻R2=100 ，单刀单掷开关，单刀单掷开关K，导线若干。要，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电）的电动势。动势。（1）按要求在实物图上连线。）按要求在实物图上连线。（2） 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表用已知量

9、和直接测得量表示的待测电动势的表达式为达式为= ，式中各直接测得量的意义是：，式中各直接测得量的意义是： .2002年河南卷年河南卷12、R1 R2R1 R2 （1）连图：左图只用）连图：左图只用R1接入电路；右图接入电路；右图用用R1和和R2串联接入电路。串联接入电路。 22121RIIII（2） I1是外电阻为是外电阻为R1时的电流，时的电流， I2是外电阻为是外电阻为R1和和R2串联时的电流串联时的电流.测量原理测量原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+ Rg+ r） E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r） 联立联立 解得解得22121RIIIIE注意注意：若只用：若只用R2接在电

10、路中，则电流将超过电接在电路中，则电流将超过电 流表的量程，所以用流表的量程，所以用 R1和和R2串联接入电路。串联接入电路。 解答解答：2004年广东卷年广东卷12、 (12分分)图中图中R为已知电阻，为已知电阻， Rx为待测电阻，为待测电阻，S1为单刀单掷开关，为单刀单掷开关， S2为单刀双掷开关，为单刀双掷开关，V为电压表为电压表（内阻极大），（内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势及电阻中电路测量电源电动势及电阻Rx （1）写出操作步骤：）写出操作步骤： （2）由）由R及测得的量及测得的量,可测得可测得E ，Rx = .S2S1R

11、xRVabE画出电路图如图示：画出电路图如图示： E rVRRxabS1S2E rVRRxabS1S2 解：解：S1断开，断开，S2接到接到a 端，记下电压表的读数端，记下电压表的读数U1；由于电压表内阻极大，所以由于电压表内阻极大，所以 E=U1 S2仍接到仍接到a 端端,闭合闭合S1,记下电压表的读数记下电压表的读数U2,如图如图a示示U2E rVRRx图图a S1仍闭合仍闭合,S2接到接到b端端,记下电压表的读数记下电压表的读数U3.如图如图b示示RRxE rVU3图图bx332RURUURUUUR323x伏安法测伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较实验中测量值和真实值的比较1：vA

12、1.安培表内接在并联电路之内的电路安培表内接在并联电路之内的电路: 解：作解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：图线如图实线示：UIE测测UIA式中的式中的U是路端电压是路端电压, I 应是通过电源的电流，应是通过电源的电流， I实实= IA + IV = (IA +U/RV)可见可见U越大，差值越大，差值(I实实- IA )就越大，就越大， U=0时，差值时，差值(I实实- IA )也为也为0，实际的实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大图线如图虚线示：斜率增大E真真I实实 E测测 E真真 r测测 r真真该电路适用于滑动变阻器阻值很大该电路适用于滑动变阻器阻值很大 (电源内阻很大电源内阻很大)

13、的情况的情况.若将电流表的内阻并入电池中，则若将电流表的内阻并入电池中，则U路路和和 I的测量值就都准确了的测量值就都准确了,E的测量值就准确的测量值就准确了了,测出的内阻是电源内阻测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。和电流表的内阻之和。U路路= E- I (RA +r) = E- I r 某同学在实验室先后完成下面二个实验：某同学在实验室先后完成下面二个实验：测定一节干电池的电动势和内电阻；测定一节干电池的电动势和内电阻；描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线(1)用用实验测量得到数据作出实验测量得到数据作出U一一I图线如图中图线如图中a线线, 实验所测干电池的实验所测干电池

14、的电动势为电动势为 V,内电阻为内电阻为 .05年徐州市第二次质量检测年徐州市第二次质量检测12、 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Va1.500.75(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误为减小实验误差差,方便调节方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取滑动变阻器应选取 E总阻值总阻值15，最大允许电流，最大允

15、许电流2A的滑动变阻器的滑动变阻器F总阻值总阻值200，最大允许电流，最大允许电流2A的滑动变阻器的滑动变阻器G总阻值总阻值1000，最大允许电流，最大允许电流1A的滑动变阻器的滑动变阻器SVARLE rVAE rSVAE r SVARLE rSABCDCE上页上页下页下页(3)将实验将实验中得到的数据在实验中得到的数据在实验中同一中同一U-I坐标系坐标系内描点作图，得到如图所示的图线内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验，如果将实验中的电池与实验中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为灯泡的实际功率为 ，若将两节与实验若将两节与实验中相

16、同的干电池串联后与该小中相同的干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路，灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡的则此时小灯泡的电压为电压为 ，实际功率为实际功率为 . 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Vab解：解：P1=0.601.20=0.72W 0.720.02W画出这时的画出这时的U-I图线如图图线如图c示示c0.850.88VP2=0.881.40=1.23W1.21.3W题目题目上页上页05年南通质量检测一年南通质量检测一12、 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为

17、阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约，内阻约1，电压，电压表表(0-3V,3k),电流表电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有滑动变阻器有R1(10 2A)和和 R2(100 0.1A)各一只各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用实验中滑动变阻器应选用 (选填选填R1或或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的得到如图丙所示的U-I图线图线,由图线可较准确求出该电源电动势由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻内阻r= .1.50 0.1 0.2 0.

18、3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VR11.500.85图线的斜率为图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 VA图甲图甲图乙图乙2005年全国卷年全国卷 22 (2)、（2）测量电源）测量电源B的电动势的电动势E及内阻及内阻r（E约为约为4.5V，r约约为为1.5）。）。器材：量程器材：量程3V的理想电压表的理想电压表V，量程，量程0.5A的电流表的电流表A（具有一定内阻），固定电阻（具有一定内阻），固定电阻R=4，滑线变阻器，滑线变阻器R，电键，电键K，导线若干。，导线若干。 画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给画出实验电路原理

19、图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。出的符号或字母标出。 实验中，当电流表读数为实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为时，电压表读数为U1；当电流表读数为当电流表读数为I2时，电压表读数为时，电压表读数为U2。则可以求出。则可以求出 （用（用I1，I2，U1，U2及及R表示）表示）E= ， r= 。实验电路原理图如右图示。实验电路原理图如右图示。VABKRR211221IIUIUIRIIUU2112R0E rRSv05年苏锡常镇一模年苏锡常镇一模12、(1)实验室备有的定值电阻实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格有以下几种规格:A. 10 , 2.5W B. 100 , 1.0

20、W C. 200 ,1.0W D. 2000, 5.0W本实验应选哪一种规格本实验应选哪一种规格?答答: ( ) 现有一种特殊的电池现有一种特殊的电池,它的电动势为它的电动势为E,约为约为9V,内阻约为内阻约为50,已知该电池允许输出的最大电流为已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定为了测定这个电池的电动势和内阻这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图某同学利用如图(a)所示的电所示的电路进行实验路进行实验,图中电压表的内阻很大图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不对电路的影响可不考虑考虑,R为电阻箱为电阻箱,阻值范围阻值范围0-9999 ,R0是定值电阻是定值电阻,起保起保护电路的作

21、用护电路的作用C1/(R0+R )/10-2-11/U / V-106120.20.40.10.30.60.50.742810(2)该同学接入符合要求的该同学接入符合要求的R0后后,闭合开关闭合开关S,调整电阻调整电阻箱的阻值箱的阻值,读取电压表的示数读取电压表的示数U,再改变电阻箱的阻值再改变电阻箱的阻值,取得多组数据取得多组数据,作出了如图作出了如图(b)所示的图线所示的图线,(已知该直已知该直线的截距为线的截距为0.1V-1 ),则根据该同学所作出的图线则根据该同学所作出的图线,可求可求得电池的电动势得电池的电动势E为为 V,内阻内阻r为为 .解解:由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律

22、得RRrRREU00化简得化简得RRErE1U101可见图线的截距为可见图线的截距为1/EE=10V图线的斜率为图线的斜率为r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6r=46 10V46注：原题图中数据有问题。注：原题图中数据有问题。（3）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势的电动势E和内阻和内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的。根据实验数据绘出如下图所示的2006年天津理综卷年天津理综卷22(3)、R1/I图线，其中图线，其中R为电阻箱读数，为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到为电流表读数，由此可以得到E V，r 。ARE

23、rS103.01.0 2.0202468/AI1R/解：解： E=I(R+r） R= E/I - r在在R1/I图线中，图线中，斜率等于电动势的数值，斜率等于电动势的数值， E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的绝对值等于内阻的数值截距的绝对值等于内阻的数值, r=0.92.90.92006年广东卷年广东卷12、12（11分）某同学设计了一个如图分）某同学设计了一个如图7所示的实验电路，所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程）、电流表（量程0.6A，内，内阻小

24、于阻小于1）、电阻箱（）、电阻箱（099.99 ）、滑动变阻器）、滑动变阻器（010 ）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及）、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。不能忽略。（1）该同学按图）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为流表内阻约为0.20 。试分析。试分析该测量产生误差的原因是该测量产生误差的原因是_图图7AAS CDE rBPK满偏时滑动变阻器阻值与电流表满偏时滑动变阻器阻值与电流表阻值之比偏低；阻值之比偏低；电阻箱的阻值不能连续调节。

25、电阻箱的阻值不能连续调节。 （2）简要写出利用图）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：阻的实验步骤：_1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.004.54.03.53.02.52.01.51.00.5R/1/AI1（3）图）图8是由实验数据绘是由实验数据绘出的出的 图象图象,由此求由此求出待测干电池组的电动势出待测干电池组的电动势E V、内阻内阻r 。（计算结果保留三位有效（计算结果保留三位有效数字）数字）RI1断开断开K，将，将R旋至最大值，旋至最大值，S掷向掷向D 调小调小R直到电流表指针有足够偏转，改变直到电流表指

26、针有足够偏转，改变R值测几值测几组组I随随R变化的数据；变化的数据； 2.762.962.272.47解见下页解见下页上页上页下页下页解：解： E=I(R+r） R= E/I - rErREI11在在 1/I R图线中，图线中，斜率的倒数等于电动势的数值，斜率的倒数等于电动势的数值， E=8.80/(4.00-0.87)=2.81V截距跟斜率之比值等于内阻的数值截距跟斜率之比值等于内阻的数值, r=2.810.872.441.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.004.54.03.53.02.52.01.51.00.5R/1/AI1题目题目上页上页2006年江苏卷年

27、江苏卷13、13（12分）现要按图分）现要按图所示的电路测量一节旧干电池所示的电路测量一节旧干电池的电动势的电动势E（约（约1.5V）和内阻）和内阻r（约（约20），可供选择的），可供选择的器材如下：器材如下：电流表电流表A1、A2（量程（量程0500A，内阻约为，内阻约为500）、滑）、滑动变阻器动变阻器R（阻值（阻值0100、额定电流、额定电流1.0A），定值电阻），定值电阻R1（阻值约为（阻值约为100），电阻），电阻R2、R3（阻值（阻值0999.9），开关、导线若干。由于现有电流表量程偏小，不能满，开关、导线若干。由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图后再按图所示的电路进行测量。所示的电路进行测量。电阻箱电阻箱电流表电流表E，r图图S （1）测量电流表）测量电流表A2的内阻的内阻 按图按图电路测量电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的内阻，以下给出了实验中必要的操作：的操作： A 断开断开S1 B闭合闭合S1 、S2 C按图按图连接线路，将滑动变阻器连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最的滑片调至最左左 端，端，R2调至最大调至最大 D调节调节R2，使，使A1的示数为的示数为I1，记录，记录R2的值的值 E断开断开S2，闭合，闭合S3 F