高考物理复习实验九测定电源的电动势和内阻

试验九：测定电源电动势和内阻1/381.试验原理E－Ir电动势E内阻r

在闭合电路中，由闭合电路欧姆定律可得电源电动势E、内阻r、路端电压U、电流I存在关系为U＝_________，E、r在电路中不随外电阻R改变而改变.测量原理图如图S9-1所表示，采取改变外电阻，可测得一系列I和U值(最少6组)，然后再在U-I图象中描点作图，所得直线与纵轴交点即为__________，图线斜率绝对值为________，这种方法叫伏安法，用到电流表和电压表.图S9-12/382.试验步骤(1)电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图S9-1连接好电路.(2)把变阻器滑片移到使阻值最大一端.

(3)闭合开关，调整变阻器，使电流表有显著示数，统计一组数据(I、U)，用一样方法测量几组I、U数值，统计在表格中.(4)断开开关，整理器材.(5)处理数据，用公式法或作图法求出电源电动势和内阻阻值.3/383.注意事项(1)为了使电池路端电压改变显著，电池内阻应______些(选取已使用过一段时间干电池).大

(2)电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会显著下降，内阻r会显著增大，故长时间放电不宜超出0.3A，短时间放电不宜超出0.5A，所以，试验中不要将R调得过小，读电表示数要快，每次读完应马上断电.4/38

(3)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，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.

(4)画U-I图线时，要使较多点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线两侧，个别偏离直线太远点可舍去.这么可使偶然误差得到部分抵消，提升准确度.(5)计算内阻要在直线上任取两个相距较远点，用公式计算出电源内阻r.5/384.数据处理方法一：列方程组求解电动势和内阻大小

依据以上三组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源电动势E和内阻r.6/38内阻r，即

方法二：用图象法处理数据 在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应点，然后尽可能多地经过这些点作一条直线，不在直线上点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点纵坐标值即是电池电动势大小(一次函数纵轴截距)，直线斜率绝对值即为电池7/38考点1考向1试验原理与操作测干电池电动势和内阻

【典题1】利用电流表和电压表测定一节干电池电动势和内阻，要求尽可能减小试验误差.甲乙图

S9-28/38(1)应该选择试验电路是图S9-2中________(填“甲”或“乙”).(2)现有电流表(0～0.6A)、滑动变阻器(0～50Ω)、开关和导线若干，以及以下器材：A.电压表(0～15V)B.电压表(0～3V)试验中电压表应选取________.(填对应器材前字母)9/38

解析：(1)依据U＝E－Ir测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应路端电压U和干路电流I，电压表和电流表内阻影响会造成试验误差.电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，所以应选择甲电路. (2)一节干电池电动势为1.5V，所以电压表选量程为0～3V，选B.答案：(1)甲(2)B10/38考向2测水果电池电动势和内阻

【典题2】某课外活动小组自制了西红柿电池组，现在要测量该西红柿电池组电动势和内阻(电动势约2V，内阻约一千欧姆)，试验室现有以下器材： 多用电表：欧姆挡(×1，×10，×100，×1k)； 直流电流挡(0～0.5mA,0～1mA,0～10mA,0～100mA)； 直流电压挡(0～0.5V,0～2.5V,0～10V,0～50V,0～250V,0～500V)；11/38电压表(0～3V,0～15V)；电流表(0～0.6A,0～3A)；滑动变阻器：R1(0～10Ω)，R2(0～Ω)；开关及导线.

(1)为了用伏安法更准确地测量西红柿电池组电动势和内阻，应选________________测电压，选________________测电流(前两空均填电表名称和所选量程)；滑动变阻器应选________________(填滑动变阻器符号).12/38(2)请设计方案，在图S9-3上进行实物连接.图S9-313/38

解析：(1)依据电源电动势为2V可知，应选电压表0～3V量程测电压；依据闭合电路欧姆定律可求出经过电源最大电流小于2mA，所以应选多用电表直流电流挡0～1mA测电流；滑动变阻器应采取限流式接法，应选择与待测电源内阻靠近滑动变阻器R2.(2)依据题意，滑动变阻器应采取限流式接法，因为电源内阻较大，所以相对电源来说电流表应用内接法，实物连线图如图D34所表示.14/38答案：(1)电压表(0～3V)多用电表直流电流挡0～1mAR2(2)如图D34所表示. 图D3415/38

方法技巧：在选择试验电路时，也可依据内接法和外接法选择方法去选择，只是现在待测电阻是电源，假如电源内阻很小就用相对于电源外接法，假如电源内阻很大就用相对于电源内接法，滑动变阻器用是限流法，要想调整方便，还能大范围调整，需要滑动变阻器电阻比电源内阻大几倍即可.16/38考点2数据处理

【典题3】小明利用如图S9-4所表示试验装置测量一节干电池电动势和内阻. 图S9-4 (1)图S9-4中电流表示数为________A.17/38U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44(2)调整滑动变阻器，电压表和电流表示数统计以下：请依据表中数据，在图S9-5中作出U-I图线.图S9-5由图线求得：电动势E＝______V，内阻r＝________Ω.18/38

(3)试验时，小明进行了屡次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合.其实，从试验误差考虑，这么操作不妥，因为：_________________________________________.

解析：(1)电流表选是0～0.6A量程，读数时以下面刻度为准，故读数为0.44A.

(2)在方格纸上取适当标度，使图象尽可能多地分布在整个坐标纸上.图象与纵轴交点对应读数为电动势值，图象斜率绝对值就是内阻.19/38答案：(1)0.44(2)如图D35所表示.1.60(1.58～1.62均正确)1.2(1.18～1.26均正确) (3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生改变，造成试验误差增大 图D3520/38考点3误差分析

【典题4】为测一节干电池电动势E和内阻r，某同学设计了如图S9-6甲所表示试验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大.甲乙图

S9-621/38(1)连接好试验电路，开始测量之前，滑动变阻器R滑片P应调到________(填“a”或“b”)端.(2)闭合开关S1，S2

接位置1，改变滑片P位置，统计多组电压表和电流表示数.(3)重复(1)操作，闭合开关S1，S2

接位置2，改变滑片P位置，统计多组电压表和电流表示数.22/38(4)建立U-I坐标系，在同一坐标系中分别描点作出S2

接位置1、2时图象如图乙所表示.①S2

接1时U-I图线是图乙中______(填“A”或“B”)线.

②每次测量操作都正确，读数都准确.因为S2

接位置1，电压表分流作用，S2

接位置2，电流表分压作用，分别测得电动势和内阻与真实值不相等.则由图乙中A和B图线，可得电动势和内阻真实值，E＝________V，r＝________Ω.23/38解析：(1)为保护电流表，试验开始前，应将滑片P置于电阻最大a端；

(4)①当S2接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，依据闭合电路欧姆定律E＝U断可知，电动势和内阻测量值均小于真实值，所以作出U-I图线应是B线；测出电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表分流. ②当S2接2位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，依据闭合电路欧姆定律E＝U断可知电动势测量值等于真实值，U-I图线应是A线，即：E真＝UA＝1.50V24/38

因为S2

接1位置时，U-I图线B线对应短路电流为：I短＝IB，所以答案：(1)a(4)①B②1.501.5025/38

测电源电动势和内阻方法除了伏安法之外还有安阻法和伏阻法.考向1安阻法

距即为电源内阻负值，直线斜率即电源电动势E.此方法叫安阻法，用电流表和电阻箱，如图S9-7所表示.图S9-726/38

【典题5】某同学经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电动势E和内阻r，不过从试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)请依据测定电动势E和内阻r要求，设计如图S9-8甲所表示器件连接方式，画线把它们连接起来.27/38甲丙乙

图

S9-828/38

(2)接通开关，逐次改变电阻箱阻值R，读出与R对应电流表示数I，并作统计.当电阻箱阻值R＝2.6Ω时，其对应电流表示数如图乙所表示.处理试验数据时，首先计算出每据对应坐标点也标注在图丙上. (3)在图丙上把描绘出坐标点连成图线. (4)依据图丙描绘出图线可得出这个电池电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.29/38

解析：(1)先设计试验电路图，然后再依据电路图连线.由闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)知，只要知道两组外电阻和电流值，就能够解出电源电动势和内阻.所以，如图D36所表示，直接将可变电阻和电流表串联在电路中即可.图D36(2)由电表可读出此时电流为0.50A，则坐标为(2,2.6).30/38(3)剔除显著有误差点，将其它点用平滑曲线连接起来，得到一条直线，如图D37所表示.图D3731/38答案：(1)如图D36所表示.(2)如图D37所表示.(3)如图D37所表示.(4)1.50.332/38考向2伏阻法

截距倒数乘积即为电源内阻.此方法叫伏阻法，用电压表和电阻箱，如图S9-9所表示. 图S9-933/38

【典题6】(

年山东济南二模)某同学准备利用以下器材测量干电池电动势和内阻. A.待