高考物理一轮复习课件实验十测量电源的电动势和内阻

2.7实验：

测量电源的电动势和内阻秒过基点01一、基本实验要求1.实验原理闭合电路欧姆定律.2.实验器材电池、电压表、电流表、

、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3.实验步骤(1)电流表用

A的量程，电压表用

V的量程，按图1连接好电路.0.6滑动变阻器3图1(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最

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).用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中.(4)断开开关，拆除电路，整理好器材.大二、基本实验方法1.用实验数据求E、r的处理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得

，解得E、r.(2)用作图法处理数据，如图2所示.①图线与纵轴交点为

；②图线与横轴交点为I短＝_____；③图线的斜率表示r＝|_____|.U1＝E－I1rU2＝E－I2r图2E2.注意事项(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0.5A，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.3.误差来源(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确.(2)系统误差：电压表分流.(3)本实验中测量结果是：E测<E真，r测<r真.(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|_____|确定.02考点面对面纵轴的截距断路，此时外电压=电源电动势E

电源的U-I图线直线斜率的绝对值表示电源的电阻r

面积表示外电阻为RA时电源的输出功率PA＝UAIA横轴上的截距等于外电路短路时的电流,即Im=E/rIm交点即电源与用电器相连的工作状态U=E-Ir【实验原理】

闭合电路欧姆定律【实验器材】

待测电源，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线若干【实验电路】伏安法学生实验：测量电源的电动势和内阻｛【实验步骤】1、按图连接好电路，开关应处于断开状态,滑动变阻器的阻值调到最大2、电压表和电流表选择合适的量程3、闭合开关，调节滑动变阻器，使电表有明显示数，记录第一组数据（I1、U1），第二组数据（I2、U2），用同样的方法多测几组I、U的值4、断开开关，整理好器材仪器选择：电流表：0～0.6A电压表:0～3V滑动变阻器:由测量电流确定，一般电流在0.2A-0.4A,选用阻值较小的，便于调节实验电路及其实物连线图甲【数据处理】要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r再求平均值1、解析法取两组实验数据代入方程求得结果E和r

｛2、图像法（1）以电压U为纵轴、电流I为横轴建立U—I坐标系,在坐标系平面内描出各组(U,I)值所对应的点。写欧姆定律式子对应函数（2）尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，以减小偶然误差（3）由于干电池内阻较小,U的变化较小，可使纵坐标不从零开始，此时图像与横轴交点不再表示短路电流I×××××电动势E纵坐标可以不从0开始斜率的绝对值表示内阻U注意事项1．选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池．2．电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A．因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电．3．计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值．4．合理选择标度：为使图线分布空间大，如右图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r＝E/I短确定，应根据r＝|△U/△I|确定．【误差分析】AVSE,rAVSE,r误差由电压表的分流引起，把电压表和待测电源看作是一个等效电源E测<E真r测<r真误差由电流表的分压引起，把电流表和待测电源看作是一个等效电源E测=E真r测>r真UIE测UIAE真I实该电路适用于电源内阻很小的情况.IEIUVUU路E真该电路适用于电源内阻很大的情况.热点二实验的拓展与创新以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性等特点．视角1实验方法、方案的选择根据题目所给仪器―→确定实验方案(伏安法、安阻法、伏阻法等)．视角2实验器材的灵活选用如：①定值电阻可以作为保护电阻②定值电阻可以当电压表使用③定值电阻可以当电流表使用④电压表可以当小量程的电流表使用视角3图象法处理数据，并巧用数形结合得到实验所要测量的物理量

测定电源电动势和内阻的其他方法UIE测UIAE真I实主要仪器：一个电流表和电阻箱测量原理:E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，联立可求E测和r测.安阻法E测=E真r测>r真1．实验方法、方案的拓展(一电表，一电阻箱法)图象：主要仪器：一个电压表和电阻箱测量原理：E＝U1＋U1r/R1

E＝U2＋U2r/R2

联立可求r测和E测E测<E真r测<r真伏阻法1．实验方法、方案的拓展(一电表，一电阻箱法)图象：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势,需满足RV≫r.粗测法E测<E真用两个电压表可测得电源的电动势.测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，E＝U1＋U2＋U1r/RV，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋U1′r/RV，解方程组可求得E和r.双伏法03要点精练热点一伏安法测电源电动势和内阻【例1】[2015·四川理综，8(2)]用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表A1(量程0～30mA)；电流表A2(量程0～100mA)；电压表V(量程0～6V)；滑动变阻器R1(阻值0～5Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300Ω)；开关S一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：Ⅰ.设计如图的电路图,正确连接电路.Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图所示的图线.Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0，0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)。回答下列问题：①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；②由图4的图线，得电源内阻r＝________Ω；③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx；④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________。(选填“相同”或“不同”)A2

R225U0/I0－r相同不同转解析转原题【例2】为测定电源的电动势和内阻,实验室提供了如下器材：A．电源(电动势约为9V)B．电压表(视为理想电压表，量程0～3V)C．电阻箱R(0～999.9Ω)D．定值电阻R0(铭牌上的数字模糊，末位只显示数字“0”)E．开关、导线若干(1)用欧姆表(×1Ω)测定定值电阻R0，欧姆表的指针如图所示，则R0＝________Ω；

(2)为达到测定的目的，请将图所示仪器连成一个完整的实验电路；1009.0V2.0Ω转原题题型一常规实验[例3](2021·河北新高考适应性考试)在测量电源电动势和内阻的实验中,实验室提供了如下器材和参考电路:电压表V1(量程3V,内阻约6kΩ)电压表V2(量程1V,内阻约6kΩ)电流表A1(量程0.6A,内阻约0.1Ω)电流表A2(量程2mA,内阻约1Ω)滑动变阻器R1(最大阻值3kΩ)滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)定值电阻R3(阻值1Ω)开关,导线若干(1)甲同学想要测量马铃薯电池的电动势(约1.0V)和内阻(约500Ω)。选用合适器材后,应选择最优电路

(填写参考电路对应的字母)进行测量。

(2)乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用合适器材后,应选择最优电路

(填写参考电路对应的字母)进行测量。

AC(3)乙同学将测得的数据在坐标纸上描点如图。请画出U-I图象,并求出电动势E为

V,内阻r为

Ω(小数点后保留两位)。

答案:(3)图见解析1.49

0.11题型二创新实验[例4](2020·北京卷,16)用图1所示的(甲)、(乙)两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。(1)利用图1中(甲)图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势E′和内电阻r′。若电流表内电阻用RA表示,请你用E、r和RA表示出E′、r′,并简要说明理由:

解析:(1)将电源和电流表视为等效电源,电源电动势是电源本身具有的属性,电流表不具有产生电动势的本领,所以等效电源的电动势仍然为E′=E而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻,即r′=r+RA。答案:(2)C

A(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的

[选填“(甲)”或“(乙)”]。

答案:(3)(乙)【例5】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5V,2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源(电动势约为5V，内阻可不计)B．直流电流表(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)C．直流电流表(量程0～600mA，内阻约为5Ω)D．直流电压表(量程0～15V，内阻约为15kΩ)E．直流电压表(量程0～5V，内阻约为10kΩ)F．滑动变阻器(最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A)G．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．(1)实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示)．CEF解析显隐此条件要求把滑动变阻器采用分压式接法.(2)请按要求将下图中所示的器材连成实验电路．连线提示1.先用分压式接法将滑动变阻器连入电路中.2.再将电流表、小灯泡串联后接入电路.3.最后将电压表并在小灯泡两端.(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图乙所示的电路中，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，此时灯泡的实际功率为________W．(结果保留两位有效数字)0.84解析显隐04要点精练[1](2020·福建厦门模拟)在测量一节干电池的电动势E和内阻r的实验中,小明设计了如图(甲)所示的实验电路。(1)根据图(甲)实验电路,请在图(乙)中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片P移至

(选填“a”或“b”)端。

答案:(2)a(3)合上开关S1,S2接图(甲)中的1位置,改变滑动变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流表示数;S2改接图(甲)中的2位置,改变滑动变阻器的阻值,再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图像,如图(丙)所示,两直线与纵轴的截距分别为UA、UB,与横轴的截距分别为IA、IB。①S2接1位置时,作出的U-I图线是图(丙)中的

(选填“A”或“B”)线。②S2接1位置时,测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差,原因是

(选填“电压”或“电流”)表的示数偏

(选填“大”或“小”)。

答案:(3)B电流小[2]在一次课外活动中,某物理兴趣小组为了测量由干电池组成的电源的电动势(约为3V)和内阻,在实验室寻找到了下列器材:电压表V(量程0～15V,内阻约为15kΩ);电流表A1(量程0～0.6A,内阻约为1.0Ω);电流表A2(量程0～1mA,内阻为40Ω);电阻箱R1(阻值范围为0～9999Ω);滑动变阻器R2(阻值范围为0～20Ω,额定电流2A);导线、开关若干。(1)因电压表的量程过大,测量不精确,可用电流表改装。要将电流表改装成0～3V量程的电压表,应该选用的电流表是

(选填“A1”或“A2”),将其与电阻箱R1

(选填“串联”或“并联”),此时电阻箱R1的阻值应调至

Ω。答案:(1)A2串联2960(2)为了测定电源的电动势和内阻,请你帮该小组设计一个测量电路图。(3)闭合开关,改变变阻器滑片的位置,测得多组数据,画出了两电流表的关系I2-I1图像如图,则电源电动势E=

V,电源内阻r=

Ω。(结果均保留三位有效数字)。

答案:(3)2.85

2.50[3](2020·浙江7月选考,18)某同学分别用图1(甲)和图1(乙)的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图2所示,则电流I=

A,电压U=

V;

答案:(2)0.40

1.30(3)实验得到如图3所示的两条直线,图中直线Ⅰ对应电路是图1

[选填“(甲)”“(乙)”];

答案:(3)乙(4)该电池的电动势E=

V(保留三位有效数字),内阻r=

Ω(保留两位有效数字)。

答案:(4)1.52

0.52(1)在方框中画出图1(乙)的电路图;[4](2020·四川攀枝花诊断)某物理研究小组尝试利用图(甲)所示电路测量一节干电池(电动势约1.5V,内阻为几欧姆)的电动势和内阻。其中:电流表A(量程0～200mA,