2022屆福建魯科版新課標高三（第1輪）物理第實驗測定電源電動勢和內(nèi)阻

電路7實驗：測定電源電動勢和內(nèi)阻第八章1.實驗?zāi)康?1)測定電源的電動勢和內(nèi)電阻.(2)掌握利用作圖法處理數(shù)據(jù)而得到結(jié)果的方法.

2.實驗原理如圖8-7-1甲所示，改變變阻器的阻值，從電壓表和電流表中讀出兩組對應(yīng)的數(shù)值(U1、I1)和(U2、I2)，由閉合電路的歐姆定律可得：U1=E-I1r,U2=E-I2r可解出E、r的數(shù)值.

E=

r=

為減少誤差，多測量幾組U、I值，然后在U-I圖中描點作圖.所得圖線的延長線與U軸交點即為電動勢E，圖線斜率的絕對值即為電源的內(nèi)阻(r

)(如圖8-7-1乙).圖8-7-13.實驗器材電流表、電壓表、電源、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干.4.實驗步驟(1)確定電流表、電壓表的量程，按線路圖把器材連接好.(2)移動滑動變阻器的滑動觸頭，使其接入電路的阻值最大.然后閉合開關(guān)S，讀出電壓表、電流表的示數(shù)U、I，并填入自己設(shè)計的表格內(nèi).斷開開關(guān).(3)多次移動滑動變阻器的滑動觸頭，一次一次地減小變阻器的阻值，閉合開關(guān)，對應(yīng)地讀出電壓表、電流表的測量值，并記錄在表格內(nèi).(4)斷開開關(guān)S，拆除電路，整理好器材.(5)在坐標紙上以電流I為橫軸，路端電壓U為縱軸，描出所記錄的各組I和U值的對應(yīng)點.根據(jù)描出的各實驗點作U-I圖線，延長U-I圖線，從圖線與坐標軸的交點確定出電源的電動勢和內(nèi)電阻.5.注意事項①干電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴重，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，因此實驗中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電.②在畫U-I圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)，而不要顧及個別離開較遠的點以減少偶然誤差.③要測出不少于6組的I、U值，而且變化范圍要大些.用“伏安法”測定電源電動勢和內(nèi)電阻在做測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗時，備有下列器材可供選用：A.干電池一節(jié)(電動勢約1.5V)；B.直流電流表(量程為0～0.6A～3A，0.6A擋內(nèi)阻為0.10Ω，3A擋內(nèi)阻為0.025Ω)；C.直流電壓表(量程為0～3V～15V，3V擋內(nèi)阻為5kΩ，15V擋內(nèi)阻為25kΩ)；D.滑動變阻器(阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A)；E.滑動變阻器(阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.5A)；F.開關(guān)；G.導(dǎo)線若干；H.電池夾.(1)將選定的器材按本實驗要求的電路(系統(tǒng)誤差較小)，在如圖8-7-2所示的實物圖上連線.圖8-7-2(2)如圖8-7-3(a)所示，電流表指針停止在圖示位置，量程取0.6A擋時讀數(shù)為

；量程取3A擋時讀數(shù)為

.電壓表指針停在圖8-7-3(b)所示位置，量程取3V擋時讀數(shù)為

；量程取15V擋時讀數(shù)為

.圖8-7-3(3)根據(jù)實驗記錄，畫出的U-I圖象如圖8-7-4所示，可知待測電池的內(nèi)電阻r為

Ω.圖8-7-4

(1)連接如下圖.首先是儀器選擇，只有一節(jié)干電池，故電壓表選C(0～3V)，整個實驗電路中的電流只要不造成短路現(xiàn)象，電流也不會超過0.6A，且在此實驗中電池放電直流不宜過大，以在0.6A內(nèi)為宜，故電流表量程應(yīng)選B中的0～0.6A.由以上知，滑動變阻器宜選D(0～15Ω).然后是要用的開關(guān)(F)、導(dǎo)線(G)和電池夾(H).其次是電路選擇，應(yīng)采用如下圖所示電路，再次就是連接線路，將電池、開關(guān)、滑動變阻器、電流表等接成串聯(lián)電路，最后將電壓表接上.(2)電流表讀數(shù)為(0.6A量程時)0.29A(指針超過半刻線，按1個刻度數(shù)讀出)，0～3A量程時，應(yīng)讀為1.45A.電壓表取0～3V量程時，讀為0.64V，取0～15V量程時，讀為3.2V.(3)由圖線知E=1.5V，I=0.7A，所以r變式訓練1：一節(jié)電動勢約為9V、內(nèi)阻約為2Ω的電池，允許通過的最大電流是500mA.為了測定該電池的電動勢和內(nèi)電阻，選用了總阻值為50Ω的滑動變阻器以及電流表和電壓表等，連成了如圖8-7-5所示的電路.圖8-7-5(1)為了防止誤將滑動變阻器電阻調(diào)為零而損壞器材，需要在電路中接入一個保護電阻R，最適的電阻是()A.10Ω,5W

B.10Ω,0.5WC.20Ω,5W

D.20Ω,0.5W(2)由于電路中有一條導(dǎo)線發(fā)生了斷路，閉合電鍵K后發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表均無示數(shù)，則出現(xiàn)斷路的導(dǎo)線是

(填導(dǎo)線上的序號）.(3)實驗中，要使電壓表的示數(shù)變大，滑動變阻器的滑片應(yīng)向

端移動(填“E”或“F”）.C6F測定電源電動勢和內(nèi)電阻的其他方法1.利用電阻箱測電源的電動勢E和內(nèi)阻r

在測電源的電動勢的實驗中，除了用電壓表和電流表進行測量外，應(yīng)用電阻箱和電流表或電壓表進行測量也是常見的實驗方法.請畫出利用電阻箱測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗電路圖，并簡述原理及方法.利用電阻箱并配合電流表或電壓表來測量電源的電動勢和內(nèi)阻一般有如下的兩種方法：方法一:用電阻箱、電流表測定(1)實驗電路如下圖(2)實驗原理：改變電阻箱的阻值，記錄R與I，應(yīng)用E=I1(R1+r)E=I2(R2+r),求出E、r，為了準確，可多測幾組數(shù)據(jù)，求出E、r各自的平均值.方法二：用電阻箱、電壓表測定(1)實驗電路如下圖(2)實驗原理：改變電阻箱的阻值，記錄R與U，E=U1+E=U2+，多測幾組數(shù)據(jù)分別求出幾組E、r的值，再利用平均法求出E、r，即為測量值.

變式訓練2：利用如圖8-7-6所示的一只電壓表、一個電阻箱和一個電鍵，測量一個電池組的電動勢和內(nèi)電阻．請畫出實驗電路圖，并用筆畫線作導(dǎo)線將所給器材連接成實驗電路．用記錄的實驗數(shù)據(jù)寫出電動勢和內(nèi)電阻的表達式．圖8-7-6解析：電路圖如下．2.利用電壓表測電源的電動勢有兩只電壓表A和B，量程已知，內(nèi)阻不知.另有一干電池，它的內(nèi)阻不能忽略，但大小未知.只有這兩只電壓表、開關(guān)和一些連接導(dǎo)線，要求通過測量計算出干電池的電動勢(已知電動勢不超過電壓表的量程).(1)畫出測量時所用的電路圖.(2)以測量的量為已知量，導(dǎo)出計算電動勢的表達式.

(1)測量時所用電路圖如下圖所示：(2)將任一只電壓表(如表A)與電源連通，記下電壓表所示的電壓值UA，再將兩只電壓表與電源串聯(lián)，記下每只電壓表所示的電壓值，設(shè)為UA′、UB.設(shè)表A的內(nèi)阻為RA，電源內(nèi)阻為r，電動勢為E，由閉合電路歐姆定律得E=UA+

E=UA′+UB+解得E=.3.利用無標度的電表測電源的內(nèi)阻現(xiàn)有一阻值為10.0Ω的定值電阻、一個開關(guān)、若干根導(dǎo)線和一個電壓表，該電壓表盤上的有刻度但無刻度值，要求設(shè)計一個能測定某電源內(nèi)阻的實驗方案(已知電壓表內(nèi)阻很大，電壓表量程大于電源的電動勢，電源內(nèi)阻約為幾歐).要求：(1)畫出實驗電路圖.(2)簡要寫出完成連接后的實驗步驟.(3)寫出用測得的量計算電源內(nèi)阻的表達式r=

.(1)電路圖如右圖所示：(2)實驗步驟為：①斷開開關(guān)，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1②合上開關(guān)，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N2③利用公式r=計算電源內(nèi)阻，式中R=10.0Ω.(3)由于電壓表內(nèi)阻很大，因此，在斷開開關(guān)S時測得的路端電壓U1等于電源電動勢.設(shè)電壓表每格的電壓值為U0，則有E=U1=N1U0.同樣是因為電壓表內(nèi)阻很大，在合上開關(guān)S后，外電路總電阻可認為等于R=10.0Ω，因此有E=U2+r=(N2+r)U0由以上兩式消去E、U0并導(dǎo)出r，則有r=基礎(chǔ)訓練

1.如圖8-7-7所示，是根據(jù)某次實驗記錄的數(shù)據(jù)畫出的U-I圖像，關(guān)于此圖像，下列說法正確的是()A．縱軸的截距表示電源的電動勢，即E=0.6VB．橫軸的截距表示電源的短路電流，即I短=0.6AC．電源的內(nèi)阻r=5.0ΩD．電源的內(nèi)阻r=1.0Ω圖8-7-7基礎(chǔ)訓練基礎(chǔ)訓練

2.圖8-7-8為測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的U-I圖線．用此電源與三個阻值均為3Ω的電阻連接成電路，測得路端電壓為4.8V．則該電路可能為()基礎(chǔ)訓練

解析：由測量電源電動勢和內(nèi)阻時得到的U-I圖線可知該電源的電動勢為6V，內(nèi)阻為0.5Ω，此電源與三個均為3Ω的電阻連接成電路時測得的路端電壓為4.8V，A中的路端電壓為4V，B中的路端電壓為4.8V，C中的路端電壓約為5.7V，D中的路端電壓為5.4V.

答案：B基礎(chǔ)訓練

3.在用伏安法測定電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中，一位同學記錄了6組數(shù)據(jù)(如下表).次數(shù)物理量123456電流I/A0.120.200.310.320.440.57電壓U/V1.371.321.241.181.131.05基礎(chǔ)訓練本實驗要求：電流表量程選____A，電壓表量程選___V，滑動變阻器選_____Ω.①干電池(E=1.5V)；②直流電流表(0～0.60A擋，內(nèi)阻0.1Ω)，(0～3.00A擋，內(nèi)阻0.02Ω)；③直流電壓表(0～3.00V擋，內(nèi)阻5kΩ)，(0～15.0V擋，內(nèi)阻25kΩ)；④滑動變阻器(0～10Ω，允許最大電流1.00A)；⑤滑動變阻器(0～1000Ω，允許最大電流0.60A)；⑥開關(guān)一個，導(dǎo)線若干．基礎(chǔ)訓練在圖8-7-9(a)實物圖中按所選規(guī)格連線．圖8-7-9(a)基礎(chǔ)訓練(2)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)在圖8-7-9(b)所示的坐標紙上作U-I圖線，并根據(jù)圖線求出E=_____V，r=______Ω.圖8-7-9(b)基礎(chǔ)訓練

解析：(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和電流、電壓有效數(shù)字位數(shù)，電流表選0.60A量程，電壓表選3.00V量程，變阻器選擇0～10Ω.實物連線如圖(甲)所示．基礎(chǔ)訓練(2)由表中數(shù)據(jù)描點作U-I圖線如圖(乙)所示．由圖像知，第2、4、6組數(shù)據(jù)均偏離在直線兩側(cè)，第1、3、5組數(shù)據(jù)測得較準．第2、4、6組數(shù)據(jù)在圖線之外，對由圖線求電動勢和內(nèi)阻沒有產(chǎn)生誤差影響，因此用圖像法求電池的電動勢要優(yōu)于用計算法求電池的電動勢和內(nèi)阻．因為用計算法時，各組數(shù)據(jù)均參與運算．基礎(chǔ)訓練提升訓練

4.某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池．該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9Ω，可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig=0.6A，內(nèi)阻rg=0.1Ω)和若干導(dǎo)線．

(1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計圖8-7-10甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來．圖8-7-10提升訓練提升訓練(3)在圖8-7-11上把描繪出的坐標點連成圖線．

(4)根據(jù)圖8-7-11描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E=________V，內(nèi)電阻r=_______Ω.圖8-7-11提升訓練解析：

(1)如下圖提升訓練(2)圖8-7-10乙中電流表的讀數(shù)為0.50A，所以1/I=2A-1，描點如下圖．提升訓練

5.圖8-7-12是利用