测定电源的电动势和内阻过程及例题详解

1、 测定电源的电动势和内阻 【考纲知识梳理】 一、实验目的 测定电池的电动势和内电阻。1. 二、实验原理Ur?E?I?111就 的数值，代人方程组：I、U1、如图所示电路，只要改变外电路R的阻值，测出两组?U?IrE?222 值，最后分别算出它们的平均值E、r或多测几组I、U数据，求出几组可以求出电动势E和内阻r在标坐纸上，的值、r 此外还可以用作图法来处理实验数据，求出E 像，根据闭合图值，画出UI、I为横坐标，U为纵坐标，测出几组UI 的一次函数，这个图像应该是一条IIr，可知U是电路的欧姆定律U=E直线如图所示，这条直线跟纵轴的交点表示电源电动势，这条直线的 斜率的绝对值，即为内阻r的值。

2、 2、电源的电动势和内阻的实验的技巧化范围大些，用、U数据，且变I （1）前，变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大；要测出不少于6组 r的值再求平均值与、36为一组，分别求出E、与方程组求解时，14、2与5 1号干电池）（2）电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的舍去不予考虑，I）（3图线时纵轴的刻I以减少偶然误差本实验由于干电池内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U 度可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流会明显增大故长时间放电不宜超过会明显下降，内阻4）在大电流放电时极化现象较

3、严重，电动势Er（ 3A因此，实验中不要将电流I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。0 （5）还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定 3、电源的电动势和内阻的误差分析： 变化；（1）读完电表示数没有立即断电，造成E、r 未考虑电压表的分流；十I=I2 （）路存在系统误差，IV测真 E（3）象法求、r时作图不准确造成的偶然误差 三、实验器材 ），电键，导线。10待测电池，电压表），滑动变阻器（0-0.6A电流表（V ),( 0-3 【要点名师精解】 一、实验步骤 电压表用3V量程，按电路图连接好电路。1电流表用0.6A量程， 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。2.

4、UUII、闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（），用同样方法测量几组、311 的值。 打开电键，整理好器材。4. 处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。5 、注意事项6 ）电池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（11号干电池。，短（2）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 时间放电不宜超过0.5调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。因此，实验中不要将IA 1U、数据中，第、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I6（3）读出不少于组I r为一组，分别解出E、值再

5、平均。5和第4为一组，第2和第为一组，第3和第6图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧个别偏离直线太远的（4）作U-I 点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。图线时，纵轴U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I（5）电池内阻较小时路端电压必须从零开始）。但这时图线的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I 和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时 纵轴的刻度不从零开始。 【感悟高考真题】在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压

6、表）1.(2010江苏物理10 的量程较小，某同学涉及了如图所示的实物电路。 （1） 试验时，应先将电阻箱的电阻调到_.（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）R?的取值方案R=10的定值电阻两端的电压U，分别测出阻值）（2 改变电阻箱的阻值R，下列两组0 或2）（选填中，比较合理的方案是_.111R?k，绘出的在坐标轴上的截距为b，图像是一条直线。若直线的斜率为）（3根据实验数据描点，UU则该电源的电动势E= ，内阻r= （用k、b和R表示） 0 答案：RR的电动势和、电阻箱等实验器材测量电池29)10. (2010上海物理某同学利用DIS，定值电阻a10，用电压传感器1所示，实验时多次改

7、变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R内阻，实验装置如图RU?1/1/ba，重复上述实验方法测量电池关系图线测得端电压U，并在计算机上显示出如图2所示的b. 中的图线2的电动势和内阻，得到图rE? ，内阻。aa可知电池的电动势=_=_V（1）由图线aapp（填“大于”、_先后与电池Ra及电池b链接，则两电池的输出功率（2）若用同一个电阻ba? “等于”或“小于”），两电池的效率（填“大于”、“等于”或“小于”）。_ba?1rU111)(?(E?rU)?，所以，图象a，截距：（解析1b=0.5）根据，得，斜率k=0.25VRVUERE1?2V?E 。，内阻r=Ek=0.5电动势b?1?r?0.

8、7E?5VE)b?0.2()k?0.13(，电动势）从图象可知：截距，斜率，内阻（2bbabbVV2UIRE?rrEpp?Rp?，得，；电池的效率，电池的输出功率，得小于?babaabEIR?rR?r?。大于 b本题考查用伏阻法（电压表和电阻箱）测电源的电动势和内阻，图像法，以及电源的输出功率及效率。 难度：难。 3、 （2009安徽理综，21，6分）用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R起保护作用。除电池、开关和导0线外，可供使用的实验器材还有： （a） 电流表（量程0.6A、3A）； （b） 电压表（量程3

9、V、15V） ?、额定功率5W） 定值电阻（阻值1 （c）?，额定功率10W10） 定值电阻（阻值（d） ?、额定电流2A） e（） 滑动变阻器（阴值范围0-10?、额定电流1A）滑动变阻器（阻值范围0-100 ）（f 那么 ?的定值电阻，应选择RR AV1（）要正确完成实验，电压表的量程应选择，电流表的量程应选择；0? 的滑动变阻器。应选择阻值范围是 （2）引起该实验系统误差的主要原因是。的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一【解析】由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V由于电池内阻很小，0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；左右，般几加上保护电阻，最大电流在所以保护电阻

10、不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻会出现10能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100值一般比电池内阻大几倍就好了，取0 开始几乎不变最后突然变化的现象。关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验 。rr中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成EE，真测真测 ）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电。（23，0.6，1，010）【答案】（1 流小。所示电路探究2222009重庆理综，22）硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用题图、4（ 为已知定值电阻，电压表

11、视为理想电压表。硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0 2图，用笔画线代替导线将题22图3中的实验器材连接成实验电路。请根据题22UV ，若电压表的读数为02 则；ImA。见题a实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线 mA ，电动势为”，由此可知电池内阻（填“是或“不是”）常数，短路电流为422图 。V当滑动变阻器的电阻为某，见题U-I曲线b22图4.实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得 值时，若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为 mW（计算结果保留两位有效数字）。U0，不是，【答案】见22题答案图，R00.

12、295(0.293-0.297)，2.67(2.64-2.70)，0.065(0.060-0.070) 【解析】 见右图； U 0；根据欧姆定律可知I R0可知电池内阻不是常数；a若r为常数、则U-I图为一条不过原点的直线，由曲线U路端电压EIr，、约为0.295mA；当电流I0时路端电压等于电源电动势EU当0时的电流为短路电流、约为295A 2.67V；和坐标原点，中点（1.5V）0.21mA、实验一中的路端电压为U1.5V时电路中电流为I0.21mA，连接a11的外电路电阻（定值电阻）的此直线为此时对应滑动变阻器阻值 的交点为实验二中图，和图线bU-I 电的路端电压和电路电流，如右图,0.

13、7V,流和电压分别为I97A、U0.068 则外电路消耗功率为PUI 。mW）5（2009海南物理，14，11分， 测量和是利用两个电流表图1 R和为滑动变阻器，固定电阻的电路原理图。图中S为开关，内阻之和为10000R干电池电动势E和内阻r1 ? 为理想电流表。和滑动变阻器的总电阻都大得多），（比r 2虚线框内各实物图之间画出连线。按电路原理图在图ab ）。端”c在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端移动至（填“中央端”、“”或“ II。多次改变至某一位置，读出电流表和和的示数c闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端12 c的位置，得到的数据为滑动端0.140.130.140.120.120.35

14、 (mA) I15 0 0 5 0 32068 480 I(mA) 400 232 140 2 III?I曲线。3所示的坐标纸上以为纵坐标、 为横坐标画出所对应的在图1221?（保留两位小数） r=利用所得曲线求的电源的电动势E=V，内阻I?A。 该电路中电源输出的短路电流m 【答案】连线如图1所示， b端， 所示。2如图 1.50），0.60（0.550.65）1.49（1.48 2.4（2.32.7） 】【解析 实验前滑动变阻器接入电路电阻值最大； r；r构成方程组联立求解E和I由图线上读出两组数值，代入EIR+（I）2111?I 短路电流。E/rm【考点精题精练】 如何根据闭合电路欧姆定

15、律测出一节旧干电池的电动势,1.给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等. 和内阻. ）在下图所示的虚线框内画出电路图（1电压,V;若将电阻箱拨到如下图甲所示的时（2）实验过程中,将电阻箱拨到45时,电压表读数为0.90 表. ,是V的读数如图乙所示 . =,（3）根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E=V内阻r 1）见右图答案 （1.10 110 （2） 20 1.30 （3）. 约为（E4.5 V,r约为1.5）测量电源2.B的电动势E及内阻r（具有一定内阻）的电流表,固定电阻R=4,量程器材:量程3 V的理想电压表 ,0.5 A滑动变阻器 . 导线若干开关,S,R. .（1）画出

16、实验电路原理图图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出 则可以求出U.;当电流表读数为,I时,电压表读数为U当电流表读数为I时,（电压表读数为2）实验中2121=, E 、I、UR及表示）、UIr=.（用2211 ）见右图 答案（1UU?IUIU121122 2（）R?I?IL?II211V,其内阻并不是很小,是电流表A图中.电池的电动势未知.r和内阻E如图所示的电路可用于测量电池3. . 、S都处于断开状态,阻值未知,3个电键SS为电压表,其内阻亦不是很大,R是一限流电阻31、2:. ）写出测量电池内阻的实验步骤,用适当的符号表示该步骤中应测量的物理量（1=. ）用所测得的物理量表示电池内阻

17、的表达式为r（2: 1）实验步骤及应测的物理量为答案 （U0 则有R=RSa.闭合,S打向1,测得电压表的读数为U,电流表的读数为I.设为电压表的内阻,g1g030I0 则有,I表示通过电池的电流,打向2,测得电压表的读数为U,以E表示电池的电动势Sb.闭合,S1113U+E=Ir 1 1 R U=I 1 g 1 U1 由式得E=U?Ir10U0c.闭合S、S,S打向2,测得电压表的读数U,电流表的读数I 22132 设通过电池的电流为I,则有E=Ir+U 2设通过电压表的电流为I,则有 2I=I+I,U=IR g2222U?U21 =（2）rU?U21I?I02U0 4.某同学设计了一个如图所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为:待测干电池组（电动势约3 V）、电流表（量程0.6 A,内阻小于1）、电阻箱（099.99 ）、滑动变阻器（010）、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,电流表的内阻不能忽略. （1）该同学按图