實(shí)驗(yàn)十三測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻第九章電路及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)1.電路圖和實(shí)物圖(如圖甲、乙所示)2.原理:改變滑動(dòng)變阻器的電阻,測(cè)多組U、I值,根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir計(jì)算E、r。1.選量程、連電路:按電路圖連接實(shí)物圖,注意電壓表、電流表的量程和正、負(fù)接線柱。2.滑動(dòng)變阻器滑片移到阻值最大一端。3.測(cè)量:閉合開關(guān),改變滑動(dòng)變阻器阻值,測(cè)多組U、I值。4.求解:利用公式法或圖像法求E、r。1.為了使路端電壓變化明顯,可使用內(nèi)阻較大的舊電池。2.電流不要過(guò)大,應(yīng)小于0.5

A,讀數(shù)要快。3.要測(cè)出不少于6組的(I,U)數(shù)據(jù),變化范圍要大些。數(shù)據(jù)處理方法一:列方程組求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的大小。(1);(2);(3)根據(jù)以上三組方程分別求出E、r,再取其平均值作為電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。方法二:用作圖法處理數(shù)據(jù),如圖所示。(1)圖線與縱軸交點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)E。(2)圖線的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻r=。系統(tǒng)誤差1.若采用圖甲電路,由于電壓表的分流作用造成誤差,電壓值越大,電壓表的分流越多,對(duì)應(yīng)的I真與I測(cè)的差值越大,其U－I圖像如圖丙所示。結(jié)論:E測(cè)<E真,r測(cè)<r真。2.若采用圖乙電路,由于電流表的分壓作用造成誤差,電流值越大,電流表的分壓越多,對(duì)應(yīng)的U真與U測(cè)的差值越大,其U－I圖像如圖丁所示。結(jié)論:E測(cè)=E真,r測(cè)>r真。目

錄CONTENTS考點(diǎn)01限時(shí)作業(yè)02考點(diǎn)1考點(diǎn)二創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1

(2025·八省聯(lián)考河南卷,11)現(xiàn)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E(約為3

V)和內(nèi)阻r?？梢赃x用的器材有:滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為15

Ω),定值電阻R0(阻值4

Ω),電壓表V(量程0~3

V,內(nèi)阻很大),電流表A1(量程0~0.6

A)和A2(量程0~3

A),開關(guān)S,導(dǎo)線若干等。電路原理圖如圖甲所示?？键c(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)(1)將圖乙中的實(shí)物圖連接完整,其中電流表應(yīng)選擇____________(選填“A1”或“A2”)。

答案

見解析圖A1

解析

(1)根據(jù)電路圖可得實(shí)物連接圖如圖所示。

(2)實(shí)驗(yàn)中將滑動(dòng)變阻器滑片置于兩個(gè)不同位置時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為(U1,I1),(U2,I2),則電源電動(dòng)勢(shì)E=_______________,內(nèi)阻r=____________(用U1、I1、U2、I2和R0表示)。

例2

(2022·福建卷,12)在測(cè)量某電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),因?yàn)殡妷罕砗碗娏鞅淼挠绊?不論使用何種接法,都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,為了消除電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差,某實(shí)驗(yàn)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測(cè)量。已知R0=2

Ω。(1)按照?qǐng)D甲所示的電路圖,將圖乙中的器材實(shí)物連線補(bǔ)充完整。答案

見解析圖解析

按照電路圖補(bǔ)充開關(guān)的連線如圖所示。(2)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:①將滑動(dòng)變阻器滑到最左端位置;②接法Ⅰ:單刀雙擲開關(guān)S與1接通,閉合開關(guān)S0,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,記錄下若干組數(shù)據(jù)U1、I1的值,斷開開關(guān)S0;③將滑動(dòng)變阻器滑到最左端位置;④接法Ⅱ:單刀雙擲開關(guān)S與2閉合,閉合開關(guān)S0,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,記錄下若干組數(shù)據(jù)U2、I2的值,斷開開關(guān)S0;⑤分別作出兩種情況所對(duì)應(yīng)的U1－I1和U2－I2圖像。(3)單刀雙擲開關(guān)接1時(shí),某次讀取電表數(shù)據(jù)時(shí),電壓表指針如圖丙所示,此時(shí)U1=____________

V。

答案

1.30解析

電壓表選用的是0~3

V量程,分度值為0.1

V,需估讀,故讀數(shù)為1.30

V。(4)根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù),作出U1－I1和U2－I2圖像如圖丁所示,根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E=__________________,內(nèi)阻r=_______________(結(jié)果均保留2位小數(shù))。

答案

1.80

V

2.50

Ω

解析

在接法Ⅰ中,若電流表示數(shù)為零,則通過(guò)電源的電流為零,此時(shí)電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值,故U1－I1的縱軸截距為電源電動(dòng)勢(shì),可得E=1.80

V。由電壓表示數(shù)為零即滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零可知E=I(R0+r+RA),由于電流表內(nèi)阻未知而無(wú)法求得電源內(nèi)阻。

(5)由圖丁可知_______(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測(cè)得的電源內(nèi)阻更接近真實(shí)值。

答案

接法Ⅱ

(6)綜合考慮,若只能選擇一種接法,應(yīng)選擇____________(選填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測(cè)量更合適。

答案接法Ⅱ1.安阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻考點(diǎn)二創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)原理閉合電路的歐姆定律E=IR+Ir,電路圖如圖所示。

(4)誤差分析①誤差來(lái)源:電流表有電阻,導(dǎo)致內(nèi)阻測(cè)量不準(zhǔn)確;②結(jié)論:E測(cè)=E真,r測(cè)>r真(r測(cè)=r真+rA)。例3

(2025·八省聯(lián)考四川卷,12)某實(shí)驗(yàn)小組欲測(cè)量某化學(xué)電池的電動(dòng)勢(shì),實(shí)驗(yàn)室提供器材如下:

待測(cè)化學(xué)電池(電動(dòng)勢(shì)1~1.5

V,內(nèi)阻較小);

微安表(量程100

μA,內(nèi)阻約1

500

Ω

);

滑動(dòng)變阻器R0

(最大阻值25

Ω

);

電阻箱R1(0~9

999

Ω);

電阻箱R2(0~999.9

Ω

);

開關(guān)S、導(dǎo)線若干。

答案

a

1

619(2)為將微安表量程擴(kuò)大為25

mA,把微安表與電阻箱R2并聯(lián),并調(diào)整R2的阻值為____________

Ω(保留1位小數(shù))。

答案

6.5

答案

R2

R1

1.162.伏阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

例4

(2024·黑吉遼卷,11)某探究小組要測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。可利用的器材有:電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖(a)、(b)所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將電阻絲拉直固定,按照?qǐng)D(a)連接電路,金屬夾置于電阻絲的____________(選填“A”或“B”)端;

②閉合開關(guān)S,快速滑動(dòng)金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U,斷開開關(guān)S,記錄金屬夾與B端的距離L;③多次重復(fù)步驟②,根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖(c)中圖線Ⅰ;④按照?qǐng)D(b)將定值電阻接入電路,多次重復(fù)步驟②,再根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖(c)中圖線Ⅱ。答案

A

解析

閉合開關(guān)前,為了保護(hù)電路,應(yīng)使電阻絲接入電路的阻值最大,故金屬夾應(yīng)置于電阻絲的A端。(2)由圖線得出縱軸截距為b,則待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=____________。

限時(shí)作業(yè)21.(2025·江蘇南通模擬)某物理實(shí)驗(yàn)小組對(duì)“測(cè)量一節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有: A.量程為3

V的電壓表V B.量程為0.6

A的電流表A C.定值電阻R0(R0=1.5

Ω) D.滑動(dòng)變阻器R1(0~10

Ω) E.開關(guān)S,導(dǎo)線若干 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖甲,請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖乙中完成實(shí)物圖連接。(2)實(shí)驗(yàn)中,改變滑動(dòng)變阻器的阻值,得到了六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),已在圖丙所示U－I坐標(biāo)系中描點(diǎn),請(qǐng)作出U－I圖像;根據(jù)圖像得出該干電池的電動(dòng)勢(shì)E=____________V,內(nèi)阻r=____________

Ω(保留2位小數(shù))。

答案

(1)見解析圖(2)見解析圖1.56

0.44解析

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖,連接實(shí)物圖如圖所示。(2)根據(jù)所描點(diǎn)跡,用一條直線連接,使點(diǎn)跡均勻分布在直線兩側(cè),如圖所示

2.(2025·山西大同一中模擬)測(cè)量一節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:新干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約1.5

V);電壓表V(量程3

V,內(nèi)阻約3

kΩ);電流表A(量程0.6

A,內(nèi)阻0.50

Ω);滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20

Ω);定值電阻R0(阻值1.70

Ω);開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗(yàn)小組的成員設(shè)計(jì)了四個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖(如圖所示),為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,最合適的一個(gè)電路是____________。

(2)請(qǐng)根據(jù)選用的最合適的電路將圖甲中的實(shí)物連接完整。(3)閉合開關(guān)后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,測(cè)得多組電壓表和電流表的示數(shù)U、I,作出的U－I圖像如圖乙所示,則干電池的電動(dòng)勢(shì)E=____________V,電池的內(nèi)阻r=____________Ω(保留2位小數(shù))。

答案

(1)D

(2)見解析圖(3)1.55

0.43解析

(1)由于器材中電流表內(nèi)阻已知,所以電流表相對(duì)于待測(cè)電源應(yīng)采用內(nèi)接法;由于新電池內(nèi)阻較小,為了使電壓表示數(shù)變化明顯,干路上應(yīng)串聯(lián)一個(gè)定值電阻R0,故D正確。(2)根據(jù)(1)中D項(xiàng)電路圖,連接實(shí)物圖如圖所示。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=U+I(R0+RA+r)可得U=－I(R0+RA+r)+E

3.(2023·湖北卷,12)某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示電路,所用器材如下:電壓表(量程0~3

V,內(nèi)阻很大);電流表(量程0~0.6

A);電阻箱(阻值0~999.9

Ω);干電池一節(jié)、開關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干。(1)根據(jù)圖(a),完成圖(b)中的實(shí)物圖連線。(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值,閉合開關(guān)。逐次改變電阻箱的電阻,記錄其阻值R、相應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U－I圖像如圖(c)所示,則干電池的電動(dòng)勢(shì)為_________V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為_________Ω(保留2位有效數(shù)字)。

(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無(wú)窮大,本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測(cè)量值____________(選填“偏大”或“偏小”)。

答案

(1)見解析圖(2)1.58

0.63

(3)2.5(4)偏小解析

(1)實(shí)物連線如圖

4.某學(xué)習(xí)小組要測(cè)量一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻。除該電源外還準(zhǔn)備的器材有:一個(gè)電阻箱R(最大阻值為99.9

Ω),一個(gè)電流表A(量程0~200

mA,內(nèi)阻為10

Ω),一個(gè)定值電阻R0(阻值為5

Ω),一個(gè)開關(guān)和若干導(dǎo)線。 (1)如果用多用電表粗測(cè)電流表的內(nèi)阻,需要將紅表筆與電流表____________(選填“正”或“負(fù)”)接線柱相連。

(2)由于電流表A的量程較小,考慮到安全因素,同學(xué)們利用定值電阻R0將該電流表進(jìn)行改裝,改裝后的量程為____________。

5.(2025·江西鷹潭模擬)某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的器材選取了下列器材:待測(cè)電源1節(jié)干電池