新教材一轮复习鲁科版第8章实验11测量电源的电动势和内阻学案

实验十一测量电源的电动势和内阻

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1.测量电源的电动势和内阻

实验目的

2.学习通过计算和作图分析处理实验数据

实验原理一根据闭合电路欧姆定律求解石和「

待测电池、电压表、电流表、滑动变

实验器材一

阻器、开关、导线

1电.流表用0√）.6A量程,电压表用0〜3V量程，按实验

电路图连接好电路

2.把滑动变阻器的滑片移动到使其接入电路阻值最大的

一端

3.闭合开关，调节滑动变阻器,使电流表有明显示数，

实验步骤一并记录一组数据（/.S∙用同样方法测量几组/、U值填

人表情中

4.断开开关•拆除电路,整理好器材

「注意事项」

1.电池选取：应选用内阻较大的旧电池。

2.实验操作：实验中不宜将电流调得过大，电表读数要快，每次读完数后

立即断开开关。

3.数据要求：要测出不少于6组的（1,S数据，且变化范围要大些。

4.描点画图：画UU图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线

上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。

5.纵轴标度的确定：纵轴的刻度可以不从O开始，而是依据测得的数据从

某一恰当值开始(横坐标/必须从O开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路

电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻。

「误差分析」

L偶然误差

(1)由于电表读数不准确引起误差。

(2)用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。

(3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。

2.系统误差

(1)若采用如图甲所示电路图，其U-I图像如图乙所示。由于电压表的分流

作用造成误差。

1

①当电压表示数越大时，电压表分流越大；反之，电压表分流越小，可推

断电压表示数为O时，∕v=0,短路电流的测量值等于真实值。

②E测＜Ejt,r测＜r真。

(2)若采用如图丙所示电路图，其U-I图像如图丁所示。由于电流表的分压

作用造成误差。

测仆在

T

①当电压表示数越小时，电流表的分压越大；电压表示数越大时，电流表

的分压越小，可推断断路时，电流表分压为0,则断路时，电压表示数等于电动

势。

②E测=E真，r测＞rw一般来说，r测的误差非常大。

\研析考点强“四翼”

考点1实验原理与实验操作

典例用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约

4.5V,内阻约1。）的电动势和内阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列

器材供选用：

A.电流表：量程O〜0.6A,内电阻约1。

B.电流表：量程0〜3A,内电阻约0.2。

C.电压表：量程0〜3V,内电阻约30k。

D.电压表：量程0〜6V,内电阻约60k。

E.滑动变阻器：0〜IOo0。，额定电流0.5A

F.滑动变阻器：0〜20。，额定电流2A

（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用,电压表应选用,

滑动变阻器应选用o（均填仪器的字母代号）

（2）如图所示为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能

小,还需在电路中用导线将和相连、和相连、

和相连。（均填仪器上接线柱的字母代号）

【自主解答】

解析：（1）电池组的总电动势约为4.5V,应选择量程为0〜6V的电压表。

滑动变阻器应选择阻值接近电源内阻的，以便调节。电流表在选择时应注意量

程与滑动变阻器的调节范围。

（2）按照所选电压表和电流表，由于电源内阻较小，为减小误差，设计电路

如图所示，因此将a、d相连，c、g相连，/、力相连。

答案：（I）ADF（2）adcgfh

考点2数据分析与误差分析

典例（2020•浙江高考）某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池

的电动势和内阻。

（1）在方框中画出图乙的电路图。

⑵某次测量时电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流/=A,

电压U=Vo

（3）实验得到如图所示的两条直线，图中直线I对应的电路是图________（选

填“甲”或“乙”）。

（4）该电池的电动势E=V（结果保留3位有效数字），内阻r=

。（结果保留2位有效数字）。

【自主解答】

解析：（1）题图乙中，电流表内接，滑动变阻器串联接在电源两端，电压表

测路端电压，则题图乙对应的电路如图所示。

~~∣l---------

⑵一节干电池的电动势一般约为1.5V,故电压表量程应选择O〜3V,电流

表量程应选择O〜0.6A,所以两电表的读数分别为1.30V、0.40Ao

（3）由闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,可得U-I图像的纵轴截距为电源电

动势，图线斜率的绝对值为电源内阻。题图甲中电流表外接，则实验测得的电

测量值偏

源内阻rai=r内+rA,测量值偏大；题图乙中电源内阻r洲=港^^内

小，但是由于rv》r£,故题图乙实验测出的内阻误差更小，故图线I对应题图

乙，图线∏对应题图甲。

（4）由于干电池内阻较小，故采用题图乙所示实验电路。根据闭合电路的欧

E-Tj

姆定律有E=U+∕r,则r=-,将题图中的图线I延长，与纵轴的交点即为

电源的电动势E=1.52V,将图线I上的任一点代入,得r=-]—=,0.4）Ω=0.55

Ωo

答案：⑴见解析图（2）0.40（0.39—0.41均可）1.30（1.29〜1.31均可）（3）乙

（4）1.52（1.51〜1.54均可）0.55（0.52〜0.56均可）

考点3实验的改进与创新

典例（2018•江苏高考）一同学测量某干电池的电动势和内阻。

（1）图甲所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电

路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处：

①;

②O

甲

⑵实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数/,以及计算的7数据见下表:

RlSI

Z/A

根据表中数据，在图乙方格纸上作出R｝关系图像。

由图像可计算出该干电池的电动势为V；内阻为Ωo

(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为

O-IOOmV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数为0.33

A时，电压表的指针位置如图丙所示，则该干电池的电动势应为V,内

阻应为Ωo

丙

【自主解答】

解析：(1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最

大，以确保实验仪器、仪表的安全。

E1

(2)根据闭合电路欧姆定律有E=I{R+r),整理可得R=-j-r=Ej~r,即

R-J图像为直线。描点连线后图像如图所示。

根据图像可知r=1.2Ωo图线的斜率为电动势E,在/?-1图像上取两点

(2,1.58),(5,5.71),则E=,5-2)V=L38V。

(3)根据欧姆定律，得电流表的内阻7∙A=)=66j曹3∩=0.2∩,由E=/(R

+Γ,+ΓA),得/?=E：一(y+小)，R-J图线的斜率仍为电动势E,即E=1.38V,

,

而干电池的内阻应为r=r-ΓA=1.0Ωo

答案：⑴①开关未断开②电阻箱阻值为0⑵见解析图1.38(1.30〜1.44

均可)

L[结果与⑵问第一个空格一致][]

【核心归纳】

“测量电源的电动势和内阻”的实验是高中物理电学中的重要实验，实验

原理是闭合电路欧姆定律，但实验方案灵活多变，数据分析方法不断创新，特

别是利用图像法求解电源电动势和内阻，更是花样百出，如“伏阻法”测电源

电动势和内阻。

XlOOχlθ

z‹≡⅛⅛

/xlX0.1

×⅛q⅛

\\

\阻阻箱

实验器材及

数据分析的待测干电池开关

创新

,从而提高测量电源内阻的精确度

R｝关系图像分析数据

E,rRo