2.7實(shí)驗(yàn)：

測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻秒過(guò)基點(diǎn)01一、基本實(shí)驗(yàn)要求1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律.2.實(shí)驗(yàn)器材電池、電壓表、電流表、

、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺.3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用

A的量程，電壓表用

V的量程，按圖1連接好電路.0.6滑動(dòng)變阻器3圖1(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到接入電路阻值最

的一端.(3)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1).用同樣的方法再測(cè)量幾組I、U值，填入表格中.(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆除電路，整理好器材.大二、基本實(shí)驗(yàn)方法1.用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得

，解得E、r.(2)用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖2所示.①圖線與縱軸交點(diǎn)為

；②圖線與橫軸交點(diǎn)為I短＝_____；③圖線的斜率表示r＝|_____|.U1＝E－I1rU2＝E－I2r圖2E2.注意事項(xiàng)(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0.5A，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.3.誤差來(lái)源(1)偶然誤差：用圖象法求E和r時(shí)作圖不準(zhǔn)確.(2)系統(tǒng)誤差：電壓表分流.(3)本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量結(jié)果是：E測(cè)<E真，r測(cè)<r真.(4)若U－I圖線縱軸刻度不從零開(kāi)始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r＝|_____|確定.02考點(diǎn)面對(duì)面縱軸的截距斷路，此時(shí)外電壓=電源電動(dòng)勢(shì)E

電源的U-I圖線直線斜率的絕對(duì)值表示電源的電阻r

面積表示外電阻為RA時(shí)電源的輸出功率PA＝UAIA橫軸上的截距等于外電路短路時(shí)的電流,即Im=E/rIm交點(diǎn)即電源與用電器相連的工作狀態(tài)U=E-Ir【實(shí)驗(yàn)原理】

閉合電路歐姆定律【實(shí)驗(yàn)器材】

待測(cè)電源，電壓表，電流表，滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干【實(shí)驗(yàn)電路】伏安法學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻｛【實(shí)驗(yàn)步驟】1、按圖連接好電路，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài),滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大2、電壓表和電流表選擇合適的量程3、閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電表有明顯示數(shù)，記錄第一組數(shù)據(jù)（I1、U1），第二組數(shù)據(jù)（I2、U2），用同樣的方法多測(cè)幾組I、U的值4、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材儀器選擇：電流表：0～0.6A電壓表:0～3V滑動(dòng)變阻器:由測(cè)量電流確定，一般電流在0.2A-0.4A,選用阻值較小的，便于調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)電路及其實(shí)物連線圖甲【數(shù)據(jù)處理】要測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出E、r再求平均值1、解析法取兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入方程求得結(jié)果E和r

｛2、圖像法（1）以電壓U為縱軸、電流I為橫軸建立U—I坐標(biāo)系,在坐標(biāo)系平面內(nèi)描出各組(U,I)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。寫歐姆定律式子對(duì)應(yīng)函數(shù)（2）盡量多地通過(guò)這些點(diǎn)作一條直線,不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)，以減小偶然誤差（3）由于干電池內(nèi)阻較小,U的變化較小，可使縱坐標(biāo)不從零開(kāi)始，此時(shí)圖像與橫軸交點(diǎn)不再表示短路電流I×××××電動(dòng)勢(shì)E縱坐標(biāo)可以不從0開(kāi)始斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻U注意事項(xiàng)1．選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過(guò)一段時(shí)間的1號(hào)干電池．2．電流不要過(guò)大，讀數(shù)要快：干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5A．因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，讀電表要快，每次讀完立即斷電．3．計(jì)算法求E、r：要測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再求平均值．4．合理選擇標(biāo)度：為使圖線分布空間大，如右圖所示，縱坐標(biāo)可以不從零開(kāi)始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，電源的內(nèi)阻不能用r＝E/I短確定，應(yīng)根據(jù)r＝|△U/△I|確定．【誤差分析】AVSE,rAVSE,r誤差由電壓表的分流引起，把電壓表和待測(cè)電源看作是一個(gè)等效電源E測(cè)<E真r測(cè)<r真誤差由電流表的分壓引起，把電流表和待測(cè)電源看作是一個(gè)等效電源E測(cè)=E真r測(cè)>r真UIE測(cè)UIAE真I實(shí)該電路適用于電源內(nèi)阻很小的情況.IEIUVUU路E真該電路適用于電源內(nèi)阻很大的情況.熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開(kāi)放性、探究性、設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)．視角1實(shí)驗(yàn)方法、方案的選擇根據(jù)題目所給儀器―→確定實(shí)驗(yàn)方案(伏安法、安阻法、伏阻法等)．視角2實(shí)驗(yàn)器材的靈活選用如：①定值電阻可以作為保護(hù)電阻②定值電阻可以當(dāng)電壓表使用③定值電阻可以當(dāng)電流表使用④電壓表可以當(dāng)小量程的電流表使用視角3圖象法處理數(shù)據(jù)，并巧用數(shù)形結(jié)合得到實(shí)驗(yàn)所要測(cè)量的物理量

測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法UIE測(cè)UIAE真I實(shí)主要儀器：一個(gè)電流表和電阻箱測(cè)量原理:E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，聯(lián)立可求E測(cè)和r測(cè).安阻法E測(cè)=E真r測(cè)>r真1．實(shí)驗(yàn)方法、方案的拓展(一電表，一電阻箱法)圖象：主要儀器：一個(gè)電壓表和電阻箱測(cè)量原理：E＝U1＋U1r/R1

E＝U2＋U2r/R2

聯(lián)立可求r測(cè)和E測(cè)E測(cè)<E真r測(cè)<r真伏阻法1．實(shí)驗(yàn)方法、方案的拓展(一電表，一電阻箱法)圖象：用一只電壓表粗測(cè)電動(dòng)勢(shì)，直接將電壓表接在電源兩端，所測(cè)值近似認(rèn)為是電源電動(dòng)勢(shì),需滿足RV?r.粗測(cè)法E測(cè)<E真用兩個(gè)電壓表可測(cè)得電源的電動(dòng)勢(shì).測(cè)量方法為：斷開(kāi)S，測(cè)得V1、V2的示數(shù)分別為U1、U2，此時(shí)，E＝U1＋U2＋U1r/RV，RV為V1的內(nèi)阻；再閉合S，V1的示數(shù)為U1′，此時(shí)E＝U1′＋U1′r/RV，解方程組可求得E和r.雙伏法03要點(diǎn)精練熱點(diǎn)一伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻【例1】[2015·四川理綜，8(2)]用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值Rx。已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6V，電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實(shí)驗(yàn)器材有：電流表A1(量程0～30mA)；電流表A2(量程0～100mA)；電壓表V(量程0～6V)；滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～5Ω)；滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～300Ω)；開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干條。某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：Ⅰ.設(shè)計(jì)如圖的電路圖,正確連接電路.Ⅱ.將R的阻值調(diào)到最大，閉合開(kāi)關(guān)，逐次調(diào)小R的阻值，測(cè)出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖所示的圖線.Ⅲ.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復(fù)Ⅱ的步驟，得到另一條U－I圖線，圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0，0)，與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，U0)?；卮鹣铝袉?wèn)題：①電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________；②由圖4的圖線，得電源內(nèi)阻r＝________Ω；③用I0、U0和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式Rx＝________，代入數(shù)值可得Rx；④若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍________，電壓表示數(shù)變化范圍________。(選填“相同”或“不同”)A2

R225U0/I0－r相同不同轉(zhuǎn)解析轉(zhuǎn)原題【例2】為測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：A．電源(電動(dòng)勢(shì)約為9V)B．電壓表(視為理想電壓表，量程0～3V)C．電阻箱R(0～999.9Ω)D．定值電阻R0(銘牌上的數(shù)字模糊，末位只顯示數(shù)字“0”)E．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干(1)用歐姆表(×1Ω)測(cè)定定值電阻R0，歐姆表的指針如圖所示，則R0＝________Ω；

(2)為達(dá)到測(cè)定的目的，請(qǐng)將圖所示儀器連成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)電路；1009.0V2.0Ω轉(zhuǎn)原題題型一常規(guī)實(shí)驗(yàn)[例3](2021·河北新高考適應(yīng)性考試)在測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材和參考電路:電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約6kΩ)電壓表V2(量程1V,內(nèi)阻約6kΩ)電流表A1(量程0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω)電流表A2(量程2mA,內(nèi)阻約1Ω)滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值3kΩ)滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值10Ω)定值電阻R3(阻值1Ω)開(kāi)關(guān),導(dǎo)線若干(1)甲同學(xué)想要測(cè)量馬鈴薯電池的電動(dòng)勢(shì)(約1.0V)和內(nèi)阻(約500Ω)。選用合適器材后,應(yīng)選擇最優(yōu)電路

(填寫參考電路對(duì)應(yīng)的字母)進(jìn)行測(cè)量。

(2)乙同學(xué)想要測(cè)量一節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。選用合適器材后,應(yīng)選擇最優(yōu)電路

(填寫參考電路對(duì)應(yīng)的字母)進(jìn)行測(cè)量。

AC(3)乙同學(xué)將測(cè)得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)如圖。請(qǐng)畫出U-I圖象,并求出電動(dòng)勢(shì)E為

V,內(nèi)阻r為

Ω(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位)。

答案:(3)圖見(jiàn)解析1.49

0.11題型二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)[例4](2020·北京卷,16)用圖1所示的(甲)、(乙)兩種方法測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻(約為1Ω)。其中R為電阻箱,電流表的內(nèi)電阻約為0.1Ω,電壓表的內(nèi)電阻約為3kΩ。(1)利用圖1中(甲)圖實(shí)驗(yàn)電路測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,所測(cè)量的實(shí)際是圖2中虛線框所示“等效電源”的電動(dòng)勢(shì)E′和內(nèi)電阻r′。若電流表內(nèi)電阻用RA表示,請(qǐng)你用E、r和RA表示出E′、r′,并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由:

解析:(1)將電源和電流表視為等效電源,電源電動(dòng)勢(shì)是電源本身具有的屬性,電流表不具有產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的本領(lǐng),所以等效電源的電動(dòng)勢(shì)仍然為E′=E而電流表的內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)阻作為等效電源的內(nèi)阻,即r′=r+RA。答案:(2)C

A(3)綜合上述分析,為了減小由電表內(nèi)電阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇圖1中的

[選填“(甲)”或“(乙)”]。

答案:(3)(乙)【例5】在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)除了有一個(gè)標(biāo)有“5V,2.5W”的小燈泡、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)外，還有：A．直流電源(電動(dòng)勢(shì)約為5V，內(nèi)阻可不計(jì))B．直流電流表(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω)C．直流電流表(量程0～600mA，內(nèi)阻約為5Ω)D．直流電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ)E．直流電壓表(量程0～5V，內(nèi)阻約為10kΩ)F．滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω，允許通過(guò)的最大電流為2A)G．滑動(dòng)變阻器(最大阻值1kΩ，允許通過(guò)的最大電流為0.5A)實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開(kāi)始變化并能測(cè)多組數(shù)據(jù)．(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，電壓表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(均用序號(hào)字母表示)．CEF解析顯隱此條件要求把滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法.(2)請(qǐng)按要求將下圖中所示的器材連成實(shí)驗(yàn)電路．連線提示1.先用分壓式接法將滑動(dòng)變阻器連入電路中.2.再將電流表、小燈泡串聯(lián)后接入電路.3.最后將電壓表并在小燈泡兩端.(3)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)正確作出的小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示．現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接到如圖乙所示的電路中，其中電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，定值電阻R＝9Ω，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率為_(kāi)_______W．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)0.84解析顯隱04要點(diǎn)精練[1](2020·福建廈門模擬)在測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)中,小明設(shè)計(jì)了如圖(甲)所示的實(shí)驗(yàn)電路。(1)根據(jù)圖(甲)實(shí)驗(yàn)電路,請(qǐng)?jiān)趫D(乙)中用筆畫線代替導(dǎo)線,完成實(shí)物電路的連接。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至

(選填“a”或“b”)端。

答案:(2)a(3)合上開(kāi)關(guān)S1,S2接圖(甲)中的1位置,改變滑動(dòng)變阻器的阻值,記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù);S2改接圖(甲)中的2位置,改變滑動(dòng)變阻器的阻值,再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)。在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖像,如圖(丙)所示,兩直線與縱軸的截距分別為UA、UB,與橫軸的截距分別為IA、IB。①S2接1位置時(shí),作出的U-I圖線是圖(丙)中的

(選填“A”或“B”)線。②S2接1位置時(shí),測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差,原因是

(選填“電壓”或“電流”)表的示數(shù)偏

(選填“大”或“小”)。

答案:(3)B電流小[2]在一次課外活動(dòng)中,某物理興趣小組為了測(cè)量由干電池組成的電源的電動(dòng)勢(shì)(約為3V)和內(nèi)阻,在實(shí)驗(yàn)室尋找到了下列器材:電壓表V(量程0～15V,內(nèi)阻約為15kΩ);電流表A1(量程0～0.6A,內(nèi)阻約為1.0Ω);電流表A2(量程0～1mA,內(nèi)阻為40Ω);電阻箱R1(阻值范圍為0～9999Ω);滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍為0～20Ω,額定電流2A);導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)若干。(1)因電壓表的量程過(guò)大,測(cè)量不精確,可用電流表改裝。要將電流表改裝成0～3V量程的電壓表,應(yīng)該選用的電流表是

(選填“A1”或“A2”),將其與電阻箱R1

(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),此時(shí)電阻箱R1的阻值應(yīng)調(diào)至

Ω。答案:(1)A2串聯(lián)2960(2)為了測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,請(qǐng)你幫該小組設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路圖。(3)閉合開(kāi)關(guān),改變變阻器滑片的位置,測(cè)得多組數(shù)據(jù),畫出了兩電流表的關(guān)系I2-I1圖像如圖,則電源電動(dòng)勢(shì)E=

V,電源內(nèi)阻r=

Ω。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。

答案:(3)2.85

2.50[3](2020·浙江7月選考,18)某同學(xué)分別用圖1(甲)和圖1(乙)的電路測(cè)量同一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(2)某次測(cè)量時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)如圖2所示,則電流I=

A,電壓U=

V;

答案:(2)0.40

1.30(3)實(shí)驗(yàn)得到如圖3所示的兩條直線,圖中直線Ⅰ對(duì)應(yīng)電路是圖1

[選填“(甲)”“(乙)”];

答案:(3)乙(4)該電池的電動(dòng)勢(shì)E=

V(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=

Ω(保留兩位有效數(shù)字)。

答案:(4)1.52

0.52(1)在方框中畫出圖1(乙)的電路圖;[4](2020·四川攀枝花診斷)某物理研究小組嘗試?yán)脠D(甲)所示電路測(cè)量一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5V,內(nèi)阻為幾歐姆)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。其中:電流表A(量程0～200mA,