高考物理一轮复习第九章实验九测定电源的电动势和内阻课件

实验九测定电源的电动势和内阻一、实验原理与操作二、注意事项1.可选用旧电池：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.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，在测出的I、U数据中，可使第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，如图S9-1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，电图S9-1三、误差分析1.偶然误差.(1)由于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S9-2甲所示，在理论上E＝U＋(IV＋IA)r，其中电压表示数U被认为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，如图乙所示.甲乙图S9-2

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.③因为r测＝E测

I短，所以r测<r真.从电路的角度看，电压表应看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测)，如图甲所示，因为电压表和电池并联，所以r测小于电池内阻r真.因为外电阻R断开时，a、b两点间电压Uab等于电动势E测，此时电源与电压表构成回路，所以Uab<E真，即E测<E真.④该电路适合测量电源内阻小的电源.

(2)若采用如图S9-3甲所示的电路，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，如图乙所示.乙图S9-3

甲结论：①E为真实值.②I短测<I短真.③因为r测＝

EI短测，所以r测>r真，r测为r真和RA

的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的测量误差非常大. ④该电路适合测量电源内阻大的电源.考点1实验原理与操作【典题1】(2022

年广东模拟)(1)某同学用螺旋测微器测量一物体的直径，读出图S9-4中读数为________mm.图S9-4

(2)在测量电源电动势和内电阻的实验中，有电压表V(量程为3V，内阻约3kΩ).电流表A(量程为0.6A，内阻约为0.70Ω).滑动变阻器R(10Ω2A).为了更准确地测出电源电动势和内阻设计了如图S9-5所示的电路图.

图S9-5①在闭合开关之前为防止电表过载而将滑动变阻器的滑动头P放在______(填“a”或“b”)处.

②在实验中测得多组电压和电流值，得到如图S9-6所示的U-I图线，由图可得该电源电动势E＝_____V，内阻r＝______Ω.图S9-6

(3)某同学在设计电压表改装时，将一个内阻为60Ω，满偏电流为0.5mA的电流表表头改成量程为3V的电压表，需要______(填“串”或“并”)联一个阻值________Ω的电阻.

解析：(1)用螺旋测微器测量一物体的直径，读数为1.5mm＋0.01mm×20.5＝1.705mm. (2)①在闭合开关之前为防止电表过载而将滑动变阻器的滑动头P放在a处.

(3)某同学在设计电压表改装时，将一个内阻为60Ω，满偏电流为0.5mA的电流表表头改成量程为3V的电压表，需要串联一个电阻，根据U＝IG(RG＋R)，可得R＝5940Ω，即串联的电阻阻值5940Ω.答案：(1)1.705(2)①a②1.51.0(3)串5940考点2数据处理与误差分析

【典题2】在“测电池的电动势和内电阻”的实验中，具有如下器材：待测干电池E一节，电压表V，电流表A，滑动变阻器R1(0～10Ω)，滑动变阻器R2(0～200Ω)，开关S，导线若干.(结果均保留2位小数)甲乙丙

图S9-7 (1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用___________(填“R1”或“R2”).

(2)实验所用电路如图S9-7甲所示，请用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图，要求保证开关在闭合前滑动变阻器的滑片处于正确的位置.(3)该同学由实验数据得到图丙中的图像b，根据图像b求得电源电动势E＝______V，内电阻r＝________Ω.

(4)丙图中a图线是某电阻R的伏安特性曲线，则两条图线a、b的交点的横、纵坐标分别表示___________________________________________________，该同学将该电阻R与本实验中的所用的电池连成一闭合电路，此时电阻R消耗的电功率是________W.

(5)假如本实验中所使用的电压表的内阻很大(可视为理想电压表)，而电流表具有一定的内阻(不可忽略)，则根据本实验原理图所测得的电源电动势值将_________，内电阻值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”).答案：(1)R1(2)如图D44所示.

图D44(3)1.450.85(4)将该电阻R与电源连成闭合电路时，通过电阻R的电流和它两端的电压0.63(5)不变不变实验方法安阻法伏阻法实验电路安阻法和伏阻法测电源电动势和内阻.(续表)(续表)考向1安阻法

【典题3】(2023

年广东珠海三模)电学实验中可将电源E1

与电源E2

及灵敏电流计G连成如图S9-8甲所示电路，若灵敏电流计G的示数为0，说明此时两电源的电动势相等.根据这一原理，某同学设计了如图乙所示电路来测量某电源C的电动势，其中A为工作电源(内阻不计)，B为电动势(为E)恒定的标准电源，R1、R2为电阻箱，R3为滑动变阻器，G为灵敏电流计，S1、S3

为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关，实验过程如下：甲乙

图S9-8 ①实验开始之前，将R1

和R2

的阻值限定在1000Ω到3000Ω之间.

②将S2

置于“1”处，闭合开关S1、S3，通过调节R1、R2、R3，使灵敏电流计G的示数为0，记录此时的R1

与R2

的阻值，分别为a、b.

③将开关S2

置于“2”处，保持通过R1、R2

的电流不变，重复上述操作，使灵敏电流计G的示数为0，记录此时的R1

与R2的阻值，分别为c、d.根据上述实验过程回答问题.(1)实验步骤①中，为保护灵敏电流计，开始时滑动变阻器触头应处在最________(填“左”或“右”)端.(2)在步骤③中，为保持实验过程中流过R1与R2

的电流不变，则a＋b________(填“＞”“<”或“＝”)c＋d.(3)待测电源C的电动势为_____________(用a、b、c、d、E中必要的符号表示).

(4)若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势测量值相比于上述方案结果_________(填“偏大”“偏小”或“不变”).

解析：(1)由题图乙所示电路图可知，滑动变阻器采用限流接法，为保护灵敏电流计，开始时滑动变阻器触头应处在最左端. (2)改用待测电源替换标准电源的位置，其前提条件是工作电源A所在电路电流I要保持不变，电源A的输出电压固定不变，采取的措施是使R1

与R2

的阻值之和为某一固定阻值，使R1′和R2′的阻值之和也为该固定阻值，即a＋b＝c＋d.考向2伏阻法【典题4】某同学用图S9-9所示电路测量电池的电动势和内阻以及一个未知电阻R1.(1)请用笔画线代替导线完成实物图连接.图S9-9

(2)将S2接到a，闭合S1，拨动电阻箱旋钮，使电阻箱阻值为11.0Ω，此时电压表读数为2.20V.然后保持电阻箱示数不变，将S2

切换到b，闭合S1，电压表读数如图S9-10甲所示，则其读数为_________V，由此可算出电阻R1

的阻值为________Ω(结果保留3位有效数字).甲乙图S9-10

(3)在完成上述操作后，该同学将S2

切换到a，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，动势E＝________V，电源内阻r＝______