高考物理总复习第八章恒定电流实验十测定电源的电动势和内阻材料

试验十测定电源电动势和内阻1/292/29

注意事项1.可选取旧电池：为了使电路路端电压改变显著，电池内阻宜大些，可选取已使用过一段时间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会显著下降，内阻r会显著增大。所以，试验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完马上断电。3.计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且改变范围要大些，用方程组求解时，要将测出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。3/29图24/29

误差分析1.用图象法求E和r时作图不准确。2.因为电流表或电压表分压或分流存在系统误差。•本试验中测量结果是：E测<E真，r测<r真。5/29热点一教材原型试验【例1】

(·四川理综，8Ⅱ)用如图3所表示电路测量电源电动势和内阻。试验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。试验主要步骤：(ⅰ)将滑动变阻器接入电路阻值调到最大，闭合开关；(ⅱ)逐步减小滑动变阻器接入电路阻值，记下电压表示数U和对应电流表示数I；(ⅲ)以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线(U、I都用国际单位)；(ⅳ)求出U－I图线斜率绝对值k和在横轴上截距a。6/29回答以下问题：(1)电压表最好选取________；电流表最好选取________。A.电压表(0～3V，内阻约15kΩ)B.电压表(0～3V，内阻约3kΩ)C.电流表(0～200mA，内阻约2Ω)D.电流表(0～30mA，内阻约2Ω)图37/29(2)滑动变阻器滑片从左向右滑动，发觉电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选取k、a、R1和R2表示待测电源电动势E和内阻r表示式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r测量值。8/29答案(1)AC(2)C(3)ka

k－R2(2)由电路分析可知，若滑动变阻器滑片向右滑动时电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项C符合题意。9/29【变式训练1】某兴趣小组利用图4所表示电路测定一组干电池内阻r和一待测电阻阻值Rx。已知电池组电动势约为6V，电池组内阻和待测电阻阻值都约为10Ω，且不超出10Ω，可供选取试验器材有：图410/29A.电流表(量程0～300mA，内阻不计)；B.电流表(量程0～3A，内阻不计)；C.电压表(量程0～6V，内阻很大)；D.电压表(量程0～15V，内阻很大)；E.滑动变阻器R(阻值0～100Ω)；开关S一个，导线若干。该试验过程以下：(1)在连接电路前，先选择适当器材，电流表应选取________，电压表应选取________。(填所选器材前字母)11/29(2)按图4正确连接好电路后，将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，逐次调小其接入电路阻值，测出多组U和I值，并统计对应数据，以U为纵轴，I为横轴，得到图5所表示图线。(3)断开开关S，将Rx改接在B、C之间，A与B用导线直接相连，其它部分保持不变。重复步骤(2)，得到另一条U－I图线，其斜率绝对值为k。(4)依据上面试验数据结合图5可得，电池组内阻r＝________Ω；用k和r表示待测电阻关系式为Rx＝________。图512/29解析(1)由图5可知，电流最大为300mA，为了确保试验安全和准确，电流表应选择A；电源电动势约为6V，故电压表应选择6V量程C。答案(1)AC(4)10k－r13/29热点二试验拓展创新方法1安—阻法

试验原理用一个电流表和电阻箱测量，电路如图6所表示，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此种方法使测得电动势无偏差，内阻偏大。若已知电流表A阻值可消除测内阻系统误差。图614/29方法2伏—阻法(1)试验原理图715/29(2)图象法处理数据，如图8所表示。图816/29【例2】(·湖北省襄阳市高三调研)如图9所表示为某兴趣小组测量电池组电动势和内阻试验原理图，已知电池组电动势约3V，内阻约2Ω。现提供器材以下：A.电池组B.电压表V1(量程0～10V，内阻约10000Ω)C.电压表V2(量程0～3V，内阻约10000Ω)D.电阻箱R(0～99.9Ω)E.定值电阻R1＝20ΩF.定值电阻R2＝1000ΩH.开关和导线若干图917/29(1)假如要准确测量电源电动势和内阻，电压表V应选择________(选填“B”或“C”)；定值电阻R0应选择________(选填“E”或“F”)。(3)该试验测得电动势与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，内阻测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。图1018/29解析(1)电压表V1量程太大，使得电压表指针偏角太小，测量误差太大，R2＝1000Ω定值电阻太大，使得电压表指针偏角太小，且在改变电阻箱阻值时，电压表示数改变不显著，故电压表选择C，定值电阻选择E。19/29A.电流表G(量程为30mA、内阻未知)B.电阻箱R(0～999.9Ω)C.滑动变阻器R1(0～20Ω)D.滑动变阻器R2(0～1kΩ)E.开关、导线若干F.电源E(电动势约10V)(1)要完成试验，首先需测量电流表G内阻。测量电流表G内阻试验电路如图11所表示。【变式训练2】(·山东省潍坊市高三统考)某兴趣小组要准确测定电源电动势和内阻，他们找来了以下器材：20/29①将下述试验过程补充完整。a.选择器材，滑动变阻器R′应该选取________(选填“R1”或“R2”)；b.连接好电路，R′滑片应调到________(选填“a”或“b”)端；c.断开S2，闭合S1，调整R′，使电流表G满偏；d.保持R′不变，闭合S2，调整电阻箱R阻值，当R＝10Ω时，电流表G示数为20mA；②假如认为闭合S2前后干路上电流不变，则电流表G内阻Rg＝________Ω。图1121/29图1222/29答案(1)R2

a5(2)94023/291.某同学利用如图13甲所表示电路测量电源电动势E和内阻r，可供选择试验器材有：待测电源(电动势约6V，内阻约1Ω)，定值电阻RA(阻值10Ω)和RB(阻值1Ω)，滑动变阻器R(最大阻值10Ω)，电流表(量程为0～0.6A，内阻约1Ω)，电压表(量程为0～5V，内阻约10kΩ)，开关S，导线若干。请回答以下问题：图1324/29(1)图13甲为该同学设计电路图一部分，将电路图补充完整。(2)图13甲中R1应选________(填“RA”或“RB”)。(3)改变滑动变阻器接入电路阻值，分别记下几组电压表示数U和对应电流表示数I；以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线如图乙所表示，并求出U－I图线在横轴上截距a和在纵轴上截距b。请选取待测电源电动势E、内阻r、定值电阻R1和R2，写出a、b表示式，a＝________，b＝________，代入对应数值即可得E和r测量值。25/29解析(1)利用电压表和电流表测量电源电动势和内阻试验，电流表内阻与电源内阻相差不大，所以要把电流表内接，电路图如答图。(2)因为滑动变阻器最大阻值只有10Ω，电流表量程只有0.6A，所以需要串联电阻R1应该选择阻值为10Ω定值电阻RA。26/292.[·天津理综，9(3)]某探究性学习小组利用如图14所表示电路测量电池电动势和内阻。其中电流表A1内阻r1＝1.0kΩ，电阻R1＝9.0kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0Ω电阻。①按图示电路进行连接后，发觉aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开导线。为了确定哪一条导线内部是断开，将电键S闭合，用多用电表电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是______导线断开；若读数为零，则一定是______导线断开。图1427/29②排除故障后，该小组顺利完成试验。经过屡次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2多组I1、I2数据，作出图象如图15。由I1－I2图象得到电池电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。图1528/29解析①用多用电表电压挡检测电路故障，电压表表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在a、b′间后有示数，说明电路被接通，即a、b′间有断路故障，再测量a、a′间电压，电压表读数不为零，说明断路故障范围被缩小到a、a′间，则一定是aa′导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，电路故障一定是bb′导线断开。②依据闭合电路欧姆定律得E＝