2022届福建鲁科版新课标高三（第1轮）物理第实验测定电源电动势和内阻

电路7实验：测定电源电动势和内阻第八章1.实验目的(1)测定电源的电动势和内电阻.(2)掌握利用作图法处理数据而得到结果的方法.

2.实验原理如图8-7-1甲所示，改变变阻器的阻值，从电压表和电流表中读出两组对应的数值(U1、I1)和(U2、I2)，由闭合电路的欧姆定律可得：U1=E-I1r,U2=E-I2r可解出E、r的数值.

E=

r=

为减少误差，多测量几组U、I值，然后在U-I图中描点作图.所得图线的延长线与U轴交点即为电动势E，图线斜率的绝对值即为电源的内阻(r

)(如图8-7-1乙).图8-7-13.实验器材电流表、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干.4.实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，按线路图把器材连接好.(2)移动滑动变阻器的滑动触头，使其接入电路的阻值最大.然后闭合开关S，读出电压表、电流表的示数U、I，并填入自己设计的表格内.断开开关.(3)多次移动滑动变阻器的滑动触头，一次一次地减小变阻器的阻值，闭合开关，对应地读出电压表、电流表的测量值，并记录在表格内.(4)断开开关S，拆除电路，整理好器材.(5)在坐标纸上以电流I为横轴，路端电压U为纵轴，描出所记录的各组I和U值的对应点.根据描出的各实验点作U-I图线，延长U-I图线，从图线与坐标轴的交点确定出电源的电动势和内电阻.5.注意事项①干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，读电表要快，每次读完立即断电.②在画U-I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，而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差.③要测出不少于6组的I、U值，而且变化范围要大些.用“伏安法”测定电源电动势和内电阻在做测量干电池的电动势和内电阻的实验时，备有下列器材可供选用：A.干电池一节(电动势约1.5V)；B.直流电流表(量程为0～0.6A～3A，0.6A挡内阻为0.10Ω，3A挡内阻为0.025Ω)；C.直流电压表(量程为0～3V～15V，3V挡内阻为5kΩ，15V挡内阻为25kΩ)；D.滑动变阻器(阻值范围为0～15Ω，允许最大电流为1A)；E.滑动变阻器(阻值范围为0～1000Ω，允许最大电流为0.5A)；F.开关；G.导线若干；H.电池夹.(1)将选定的器材按本实验要求的电路(系统误差较小)，在如图8-7-2所示的实物图上连线.图8-7-2(2)如图8-7-3(a)所示，电流表指针停止在图示位置，量程取0.6A挡时读数为

；量程取3A挡时读数为

.电压表指针停在图8-7-3(b)所示位置，量程取3V挡时读数为

；量程取15V挡时读数为

.图8-7-3(3)根据实验记录，画出的U-I图象如图8-7-4所示，可知待测电池的内电阻r为

Ω.图8-7-4

(1)连接如下图.首先是仪器选择，只有一节干电池，故电压表选C(0～3V)，整个实验电路中的电流只要不造成短路现象，电流也不会超过0.6A，且在此实验中电池放电直流不宜过大，以在0.6A内为宜，故电流表量程应选B中的0～0.6A.由以上知，滑动变阻器宜选D(0～15Ω).然后是要用的开关(F)、导线(G)和电池夹(H).其次是电路选择，应采用如下图所示电路，再次就是连接线路，将电池、开关、滑动变阻器、电流表等接成串联电路，最后将电压表接上.(2)电流表读数为(0.6A量程时)0.29A(指针超过半刻线，按1个刻度数读出)，0～3A量程时，应读为1.45A.电压表取0～3V量程时，读为0.64V，取0～15V量程时，读为3.2V.(3)由图线知E=1.5V，I=0.7A，所以r变式训练1：一节电动势约为9V、内阻约为2Ω的电池，允许通过的最大电流是500mA.为了测定该电池的电动势和内电阻，选用了总阻值为50Ω的滑动变阻器以及电流表和电压表等，连成了如图8-7-5所示的电路.图8-7-5(1)为了防止误将滑动变阻器电阻调为零而损坏器材，需要在电路中接入一个保护电阻R，最适的电阻是()A.10Ω,5W

B.10Ω,0.5WC.20Ω,5W

D.20Ω,0.5W(2)由于电路中有一条导线发生了断路，闭合电键K后发现电压表、电流表均无示数，则出现断路的导线是

(填导线上的序号）.(3)实验中，要使电压表的示数变大，滑动变阻器的滑片应向

端移动(填“E”或“F”）.C6F测定电源电动势和内电阻的其他方法1.利用电阻箱测电源的电动势E和内阻r

在测电源的电动势的实验中，除了用电压表和电流表进行测量外，应用电阻箱和电流表或电压表进行测量也是常见的实验方法.请画出利用电阻箱测量电源的电动势和内阻的实验电路图，并简述原理及方法.利用电阻箱并配合电流表或电压表来测量电源的电动势和内阻一般有如下的两种方法：方法一:用电阻箱、电流表测定(1)实验电路如下图(2)实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R与I，应用E=I1(R1+r)E=I2(R2+r),求出E、r，为了准确，可多测几组数据，求出E、r各自的平均值.方法二：用电阻箱、电压表测定(1)实验电路如下图(2)实验原理：改变电阻箱的阻值，记录R与U，E=U1+E=U2+，多测几组数据分别求出几组E、r的值，再利用平均法求出E、r，即为测量值.

变式训练2：利用如图8­7­6所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻．请画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路．用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式．图8­7­6解析：电路图如下．2.利用电压表测电源的电动势有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知.另有一干电池，它的内阻不能忽略，但大小未知.只有这两只电压表、开关和一些连接导线，要求通过测量计算出干电池的电动势(已知电动势不超过电压表的量程).(1)画出测量时所用的电路图.(2)以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式.

(1)测量时所用电路图如下图所示：(2)将任一只电压表(如表A)与电源连通，记下电压表所示的电压值UA，再将两只电压表与电源串联，记下每只电压表所示的电压值，设为UA′、UB.设表A的内阻为RA，电源内阻为r，电动势为E，由闭合电路欧姆定律得E=UA+

E=UA′+UB+解得E=.3.利用无标度的电表测电源的内阻现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表盘上的有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源的电动势，电源内阻约为几欧).要求：(1)画出实验电路图.(2)简要写出完成连接后的实验步骤.(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=

.(1)电路图如右图所示：(2)实验步骤为：①断开开关，记下电压表偏转格数N1②合上开关，记下电压表偏转格数N2③利用公式r=计算电源内阻，式中R=10.0Ω.(3)由于电压表内阻很大，因此，在断开开关S时测得的路端电压U1等于电源电动势.设电压表每格的电压值为U0，则有E=U1=N1U0.同样是因为电压表内阻很大，在合上开关S后，外电路总电阻可认为等于R=10.0Ω，因此有E=U2+r=(N2+r)U0由以上两式消去E、U0并导出r，则有r=基础训练

1.如图8­7­7所示，是根据某次实验记录的数据画出的U-I图像，关于此图像，下列说法正确的是()A．纵轴的截距表示电源的电动势，即E=0.6VB．横轴的截距表示电源的短路电流，即I短=0.6AC．电源的内阻r=5.0ΩD．电源的内阻r=1.0Ω图8­7­7基础训练基础训练

2.图8­7­8为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线．用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8V．则该电路可能为()基础训练

解析：由测量电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6V，内阻为0.5Ω，此电源与三个均为3Ω的电阻连接成电路时测得的路端电压为4.8V，A中的路端电压为4V，B中的路端电压为4.8V，C中的路端电压约为5.7V，D中的路端电压为5.4V.

答案：B基础训练

3.在用伏安法测定电源电动势和内阻的实验中，一位同学记录了6组数据(如下表).次数物理量123456电流I/A0.120.200.310.320.440.57电压U/V1.371.321.241.181.131.05基础训练本实验要求：电流表量程选____A，电压表量程选___V，滑动变阻器选_____Ω.①干电池(E=1.5V)；②直流电流表(0～0.60A挡，内阻0.1Ω)，(0～3.00A挡，内阻0.02Ω)；③直流电压表(0～3.00V挡，内阻5kΩ)，(0～15.0V挡，内阻25kΩ)；④滑动变阻器(0～10Ω，允许最大电流1.00A)；⑤滑动变阻器(0～1000Ω，允许最大电流0.60A)；⑥开关一个，导线若干．基础训练在图8­7­9(a)实物图中按所选规格连线．图8­7­9(a)基础训练(2)根据记录数据在图8­7­9(b)所示的坐标纸上作U-I图线，并根据图线求出E=_____V，r=______Ω.图8­7­9(b)基础训练

解析：(1)根据记录数据和电流、电压有效数字位数，电流表选0.60A量程，电压表选3.00V量程，变阻器选择0～10Ω.实物连线如图(甲)所示．基础训练(2)由表中数据描点作U-I图线如图(乙)所示．由图像知，第2、4、6组数据均偏离在直线两侧，第1、3、5组数据测得较准．第2、4、6组数据在图线之外，对由图线求电动势和内阻没有产生误差影响，因此用图像法求电池的电动势要优于用计算法求电池的电动势和内阻．因为用计算法时，各组数据均参与运算．基础训练提升训练

4.某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6A，内阻rg=0.1Ω)和若干导线．

(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图8­7­10甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来．图8­7­10提升训练提升训练(3)在图8­7­11上把描绘出的坐标点连成图线．

(4)根据图8­7­11描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=________V，内电阻r=_______Ω.图8­7­11提升训练解析：

(1)如下图提升训练(2)图8­7­10乙中电流表的读数为0.50A，所以1/I=2A-1，描点如下图．提升训练

5.图8­7­12是利用