2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)课件-实验十三　测量电源的电动势和内阻

实验十三测量电源的电动势和内阻第九章电路及其应用实验原理实验操作注意事项1.电路图和实物图(如图甲、乙所示)2.原理:改变滑动变阻器的电阻,测多组U、I值,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir计算E、r。1.选量程、连电路:按电路图连接实物图,注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱。2.滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。3.测量:闭合开关,改变滑动变阻器阻值,测多组U、I值。4.求解:利用公式法或图像法求E、r。1.为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池。2.电流不要过大,应小于0.5

A,读数要快。3.要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些。数据处理方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小。(1);(2);(3)根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。方法二:用作图法处理数据,如图所示。(1)图线与纵轴交点为电动势E。(2)图线的斜率的绝对值表示内阻r=。系统误差1.若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差值越大,其U－I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。2.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大,其U－I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。目

录CONTENTS考点01限时作业02考点1考点二创新拓展实验考点一教材原型实验例1

(2025·八省联考河南卷,11)现测量电源的电动势E(约为3

V)和内阻r。可以选用的器材有:滑动变阻器R(最大阻值为15

Ω),定值电阻R0(阻值4

Ω),电压表V(量程0~3

V,内阻很大),电流表A1(量程0~0.6

A)和A2(量程0~3

A),开关S,导线若干等。电路原理图如图甲所示。考点一教材原型实验(1)将图乙中的实物图连接完整,其中电流表应选择____________(选填“A1”或“A2”)。

答案

见解析图A1

解析

(1)根据电路图可得实物连接图如图所示。

(2)实验中将滑动变阻器滑片置于两个不同位置时,电压表和电流表的示数分别为(U1,I1),(U2,I2),则电源电动势E=_______________,内阻r=____________(用U1、I1、U2、I2和R0表示)。

例2

(2022·福建卷,12)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知R0=2

Ω。(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整。答案

见解析图解析

按照电路图补充开关的连线如图所示。(2)实验操作步骤如下:①将滑动变阻器滑到最左端位置;②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U1、I1的值,断开开关S0;③将滑动变阻器滑到最左端位置;④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U2、I2的值,断开开关S0;⑤分别作出两种情况所对应的U1－I1和U2－I2图像。(3)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时U1=____________

V。

答案

1.30解析

电压表选用的是0~3

V量程,分度值为0.1

V,需估读,故读数为1.30

V。(4)根据测得数据,作出U1－I1和U2－I2图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势E=__________________,内阻r=_______________(结果均保留2位小数)。

答案

1.80

V

2.50

Ω

解析

在接法Ⅰ中,若电流表示数为零,则通过电源的电流为零,此时电压表示数等于电源电动势的真实值,故U1－I1的纵轴截距为电源电动势,可得E=1.80

V。由电压表示数为零即滑动变阻器接入电路的阻值为零可知E=I(R0+r+RA),由于电流表内阻未知而无法求得电源内阻。

(5)由图丁可知_______(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近真实值。

答案

接法Ⅱ

(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择____________(选填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。

答案接法Ⅱ1.安阻法测电源电动势和内阻考点二创新拓展实验(1)实验原理闭合电路的欧姆定律E=IR+Ir,电路图如图所示。

(4)误差分析①误差来源:电流表有电阻,导致内阻测量不准确;②结论:E测=E真,r测>r真(r测=r真+rA)。例3

(2025·八省联考四川卷,12)某实验小组欲测量某化学电池的电动势,实验室提供器材如下:

待测化学电池(电动势1~1.5

V,内阻较小);

微安表(量程100

μA,内阻约1

500

Ω

);

滑动变阻器R0

(最大阻值25

Ω

);

电阻箱R1(0~9

999

Ω);

电阻箱R2(0~999.9

Ω

);

开关S、导线若干。

答案

a

1

619(2)为将微安表量程扩大为25

mA,把微安表与电阻箱R2并联,并调整R2的阻值为____________

Ω(保留1位小数)。

答案

6.5

答案

R2

R1

1.162.伏阻法测电源电动势和内阻

例4

(2024·黑吉辽卷,11)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为R0)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图(a)、(b)所示的实验电路原理图。(1)实验步骤如下:①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的____________(选填“A”或“B”)端;

②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。答案

A

解析

闭合开关前,为了保护电路,应使电阻丝接入电路的阻值最大,故金属夹应置于电阻丝的A端。(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势E=____________。

限时作业21.(2025·江苏南通模拟)某物理实验小组对“测量一节新干电池的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有: A.量程为3

V的电压表V B.量程为0.6

A的电流表A C.定值电阻R0(R0=1.5

Ω) D.滑动变阻器R1(0~10

Ω) E.开关S,导线若干 (1)根据实验电路图甲,请用笔画线代替导线在图乙中完成实物图连接。(2)实验中,改变滑动变阻器的阻值,得到了六组实验数据,已在图丙所示U－I坐标系中描点,请作出U－I图像;根据图像得出该干电池的电动势E=____________V,内阻r=____________

Ω(保留2位小数)。

答案

(1)见解析图(2)见解析图1.56

0.44解析

(1)根据实验电路图,连接实物图如图所示。(2)根据所描点迹,用一条直线连接,使点迹均匀分布在直线两侧,如图所示

2.(2025·山西大同一中模拟)测量一节新干电池的电动势和内阻,实验室提供的器材有:新干电池一节(电动势约1.5

V);电压表V(量程3

V,内阻约3

kΩ);电流表A(量程0.6

A,内阻0.50

Ω);滑动变阻器R(最大阻值为20

Ω);定值电阻R0(阻值1.70

Ω);开关一个,导线若干。(1)实验小组的成员设计了四个实验电路图(如图所示),为了尽量减小实验误差,最合适的一个电路是____________。

(2)请根据选用的最合适的电路将图甲中的实物连接完整。(3)闭合开关后调节滑动变阻器,测得多组电压表和电流表的示数U、I,作出的U－I图像如图乙所示,则干电池的电动势E=____________V,电池的内阻r=____________Ω(保留2位小数)。

答案

(1)D

(2)见解析图(3)1.55

0.43解析

(1)由于器材中电流表内阻已知,所以电流表相对于待测电源应采用内接法;由于新电池内阻较小,为了使电压表示数变化明显,干路上应串联一个定值电阻R0,故D正确。(2)根据(1)中D项电路图,连接实物图如图所示。(3)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+I(R0+RA+r)可得U=－I(R0+RA+r)+E

3.(2023·湖北卷,12)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:电压表(量程0~3

V,内阻很大);电流表(量程0~0.6

A);电阻箱(阻值0~999.9

Ω);干电池一节、开关一个和导线若干。(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线。(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U－I图像如图(c)所示,则干电池的电动势为_________V(保留3位有效数字)、内阻为_________Ω(保留2位有效数字)。

(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值____________(选填“偏大”或“偏小”)。

答案

(1)见解析图(2)1.58

0.63

(3)2.5(4)偏小解析

(1)实物连线如图

4.某学习小组要测量一个电源的电动势及内阻。除该电源外还准备的器材有:一个电阻箱R(最大阻值为99.9

Ω),一个电流表A(量程0~200

mA,内阻为10

Ω),一个定值电阻R0(阻值为5

Ω),一个开关和若干导线。 (1)如果用多用电表粗测电流表的内阻,需要将红表笔与电流表____________(选填“正”或“负”)接线柱相连。

(2)由于电流表A的量程较小,考虑到安全因素,同学们利用定值电阻R0将该电流表进行改装,改装后的量程为____________。

5.(2025·江西鹰潭模拟)某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻,根据实验室提供的器材选取了下列器材:待测电源1节干电池