高考物理一轮复习课件实验12测定电源的电动势和内阻

序高考物理一轮复习课件第八章恒定电流实验十二测定电源的电动势和内阻1实验知识·自主回顾2核心考点·重点突破32年高考·1年模拟1实验知识·自主回顾一、实验目的1．掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法。2．掌握用图像处理实验数据的方法。3．掌握实物图连接的技巧。二、实验原理如图甲所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。此外还可以用图像法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图像，图乙所得直线跟纵轴交点即为_________的值，图像的斜率的绝对值即为________的值。电动势内阻r

三、实验器材电压表，电流表，滑动变阻器，干电池，开关，导线。四、实验步骤1．选择好电流表、电压表量程，按图甲连接好电路。2．把变阻器的滑动片移到一端，使接入电路的阻值最大。3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I1，U1)，用同样的方法测量几组I、U值。4．断开开关时，整理器材。5．处理数据，用公式法或图像法求出电动势和内阻的值。五、注意事项1．为了使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干电池)。2．电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，因此实验中不要将I调得过大。读数要快，每次读完立即断电。3．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，分别求出E、r值再求平均值。4．画U－I图像时，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点可舍去不考虑，以减小偶然误差。5．干电池内阻较小时，U的变化较小，此时坐标图中数据点将集中在上部，呈现下部分大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始，如图所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小，此时图像与横轴交点不表示短路电流，仍可用r＝|ΔU/ΔI|计算出电池的内阻r。六、误差分析1．偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差。(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．系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。(1)如图甲所示，在理论上E＝U＋(IV＋IA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大。结论：①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值。②E测_____E真。<

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(2)若采用如图丙所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大，当电流为零时，UA＝0，电压为准确值，等于E。>

七、其他方案设计以上测量方法一般称为伏安法，测电源的电动势和内阻还有以下几种方法：1．安阻法用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大。2核心考点·重点突破

(2020·四川绵阳二诊)用电流表和电压表测定两节干电池串联组成的电池组的电动势和内阻。要求尽量减小实验误差。(1)实验电路应该选择下图中的_____。(填“甲”或“乙”)考点一教材原型实验例1乙(2)现有电压表(0～3V)、开关和导线若干，以及以下器材：A．电流表(0～150mA)B．电流表(0～1.5A)C．滑动变阻器(0～30Ω)D．滑动变阻器(0～300Ω)实验中电流表应选用____；滑动变阻器应选用____。(填相应器材前的字母)B

C

(3)某位同学记录的6组数据如表所示，请在U－I坐标系(如图丙)上标出6组数据的对应点，画出U－I图线。序号123456电压U/V2.802.502.201.901.601.30电流I/A0.120.320.500.680.881.06丙

[答案](4)根据(3)中所画图线可得出电池组的电动势E＝_______________________V，内阻r＝_______________________Ω。[解析]

(1)干电池内阻较小，为减小实验误差，相对电池组来说，电流表应采用外接法，应选择题图乙所示电路图。3.00(2.98～3.02均可)

1.60(1.58～1.62均可)

(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后用直线连接尽可能多的点作出电源的U－I图像如图所示，注意落不到直线上的各点迹应均匀分布在直线两侧。〔变式训练1〕(2020·湖南岳阳模拟)某同学想测量一电源的电动势及内阻(结果均保留两位有效数字)。(1)他用内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝1mA的表头G改装成量程为0～0.5A的电流表和0～3.0V的电压表。则用表头G串联一个R1＝______kΩ的电阻可以改装成量程为0～3.0V的电压表；用表头G并联一个R2＝_______Ω的电阻可以改装成量程为0～0.5A的电流表。2.9

0.20

(2)现有器材为一只开关、一个滑动变阻器、若干导线和改装的电流表、电压表(改装的两表均用表头G与一个电阻串、并联来表示)，要求精确测量电源电动势及内阻，电流表测干路电流，请在虚线框内画出实验原理电路图。[答案]

(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表读数为1.5V时，电流表读数为0.30A；电压表读数为2.0V时，电流表读数为0.20A，则电源的电动势E＝___________V，内阻r＝___________Ω。3.0(3.1)

4.8(5.1)

(2)本实验可根据闭合电路欧姆定律精确测量电源电动势及内阻，电路图如图所示。考点二实验拓展创新例22.0

0.5

小于(3)若用同一个电阻R′先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率Pa_______Pb(填“大于”“等于”或“小于”)，两电池的效率ηa_______ηb(填“大于”“等于”或“小于”)。小于大于〔变式训练2〕(2018·江苏卷)一同学测量某干电池的电动势和内阻。(1)如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_____________；_________________。开关未断开甲

电阻箱阻值为零乙

由图像可计算出该干电池的电动势为________________________V；内阻为______________________Ω。(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100mV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0.33A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______Ω。丙

1.4(1.30～1.44都算对)

1.2(1.0～1.4都算对)

1.4

1.0

描点连线后图像如图所示。32年高考·1年模拟1．(2020·山东，14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究．实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5V，内阻小于1Ω)；电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表A(量程0.6A，内阻约1Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)；定值电阻R1(阻值2Ω)；定值电阻R2(阻值5Ω)；开关一个，导线若干。(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是____。(单选，填正确答案标号)A．电压表分流

B．干电池内阻较小C．滑动变阻器最大阻值较小D．电流表内阻较小B

①图丙所示的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。丙

[答案]②根据实验数据可知，所选的定值电阻为_____(填“R1”或“R2”)。③用笔画线代替导线，将图丁实物图线连接成完整电路。R1

丁

[答案][解析]

(1)电压表示数变化过小，则原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选B。(2)①根据数据做出U－I图像如图；2．(2020·天津，9(2))某实验小组选用以下器材测定电池的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。电压表(量程0～3V，内阻约为3kΩ)电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)待测电池组(电动势约为3V，内阻约为1Ω)开关、导线若干①该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是____。②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的____端。(填“a”或者“b”)5

a

③实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5Ω的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为______V，内阻为_______Ω。(结果均保留两位有效数字)2.9

0.80

3．(2020·浙江7月选考，18)某同学分别用图1甲和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：图1

[答案](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;0.39～0.41

1.29～1.31

图2

(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_____(选填“甲”或“乙”