簡潔實用高效第十章電路及其應(yīng)用第5講實驗十二：測量電源的電動勢和內(nèi)阻物理內(nèi)容索引必備知識梳理關(guān)鍵能力提升第一部分第二部分考點一教材原型實驗考點二拓展創(chuàng)新實驗0102課時作業(yè)第三部分必備知識梳理第分部一自主學(xué)習(xí)·基礎(chǔ)回扣實驗原理實驗操作注意事項1.電路圖2．原理：根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U＋Ir，改變滑動變阻器的電阻，測多組U、I值，列方程組計算E、r1.選量程、連線路：按原理圖連接電路，注意電壓表、電流表的量程和正、負接線柱的連接。2．滑動變阻器滑片移到阻值最大一端。3．測量：閉合開關(guān)，改變滑動變阻器阻值，測多組U、I值。4．求解：利用公式法或圖像法求E、r1.為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池。2．電流不要過大，應(yīng)小于0.5A，讀數(shù)要快。3．要測出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些實驗原理實驗操作注意事項誤差分析1.讀數(shù)不準(zhǔn)確和電表線性不良引起誤差。2．用圖像法求E和r時，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差。3．實驗時通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化。4．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，對應(yīng)的I真與I測的差值越大。其U－I圖像如圖丙所示。結(jié)論：E測＜E真，r測＜r真。5．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，對應(yīng)的U真與U測的差值越大。其U－I圖像如圖丁所示。結(jié)論：E測＝E真，r測＞r真關(guān)鍵能力提升第分部二互動探究·考點精講考點一教材原型實驗【典例1】

（2024·甘肅卷）精確測量干電池電動勢和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響?？捎闷鞑挠校弘妷罕恚砍?.5V，內(nèi)阻約為1.5kΩ）、電流表（量程0.6A）、滑動變阻器、開關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開展了以下實驗。(1)考慮電流表內(nèi)阻影響①用圖1所示電路測量電流表的內(nèi)阻。從圖2電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA＝______Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。②用圖3所示電路測量干電池電動勢和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示。則干電池電動勢E＝U＋____________（用I、r和RA表示）。③調(diào)節(jié)滑動變阻器測得多組電表讀數(shù)，作出圖4所示的U－I圖像。則待測干電池電動勢E＝________V（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）、內(nèi)阻r＝______Ω（結(jié)果保留一位小數(shù)）。1.0I(r＋RA)1.401.0(2)考慮電壓表內(nèi)阻影響該小組嘗試用圖5所示電路測量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實驗無法完成。原因是__。A．電路設(shè)計會損壞儀器B．滑動變阻器接法錯誤C．電壓太大無法讀數(shù)D．電流太小無法讀數(shù)【解析】由于將電壓表串聯(lián)接在電路中，電壓表內(nèi)阻很大，電路中電流太小，故無法完成實驗的原因是電流太小無法讀數(shù)，故選D。D1．（2023·浙江6月選考）在“測量干電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗中：對點演練(1)部分連線如圖甲所示，導(dǎo)線a端應(yīng)連接到__（選填“A”“B”“C”或“D”）接線柱上。正確連接后，某次測量中電壓表指針位置如圖乙所示，其示數(shù)為________V。解析：電壓表測量的電壓應(yīng)為路端電壓，開關(guān)應(yīng)能控制電路，所以導(dǎo)線a端應(yīng)連接到B處；干電池電動勢約為1.5V，電壓表選擇0～3V量程，分度值為0.1V，題圖乙中電壓表讀數(shù)為1.20V。B1.20(2)測得的7組數(shù)據(jù)已標(biāo)在如圖丙所示U－I坐標(biāo)系上，用作圖法求干電池的電動勢E＝________V和內(nèi)阻r＝________Ω。（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）解析：作出U－I圖像如圖所示。根據(jù)閉合電路歐姆定律U＝E－Ir，可知U－I圖像縱軸截距為干電池的電動勢，可得E＝1.50V。1.50

1.04

考點二拓展創(chuàng)新實驗1．實驗器材、數(shù)據(jù)獲取上的創(chuàng)新2.測量電池的電動勢和內(nèi)阻時，有時會遇到實驗需要的電表沒有給出，或者給出的電表的量程不符合要求，如果電表的內(nèi)阻已知（或可以看成理想電表），可以利用定值電阻對電表進行改裝。【典例2】某研究小組用實驗測量水果電池的電動勢和內(nèi)阻，把銅片和鋅片相隔約1cm插入一個檸檬中，就可制成一個水果電池，查閱資料后得知該水果電池的電動勢約為1V，內(nèi)阻約為5000Ω。(1)該小組設(shè)計了如下兩種測量方案，如圖甲所示，為減小測量誤差，應(yīng)選用方案__（選填“一”或“二”）。二流表串聯(lián)組成的等效電源的電動勢和內(nèi)阻，即測量值E2＝E真，r2＝r真＋RA。由題知r真≈5000Ω，則由方案一測得的電動勢和內(nèi)阻誤差均較大，由方案二測得的電動勢無系統(tǒng)誤差，測得的電源內(nèi)阻誤差較小，故選用方案二。100

0.88(ⅲ)若考慮電流表的內(nèi)阻，則水果電池電動勢的測量值____（選填“大于”“等于”或“小于”）真實值。等于2．某探究小組準(zhǔn)備用圖甲所示電路測量某電源的電動勢和內(nèi)阻，實驗室準(zhǔn)備的器材如下：待測電源（電動勢約2V）；電阻箱R（最大阻值為99.99Ω）；定值電阻R0（阻值為2.0Ω）；定值電阻R1（阻值為4.5kΩ）；電流表G（量程為400μA，內(nèi)阻Rg＝500Ω）；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。對點演練(1)圖甲中將定值電阻R1和電流表G串聯(lián)，相當(dāng)于把電流表G改裝成了一個量程為__V的電壓表。解析：由串聯(lián)電路的特點可知，U＝Ig(R1＋Rg)＝400×10-6×(4500＋500)V＝2V。(2)閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，并記下電阻箱的阻值R和電流表G的示數(shù)I。2

2.08（2.07～2.09均可）(5)該實驗測得的電動勢E測與真實值E真相比，理論上E測__（選填“>”“<”或“＝”）E真。解析：由以上分析可知本實驗中電動勢測量準(zhǔn)確，即電動勢的測量值等于電動勢的真實值。＝3．某興趣小組測量一電源的電動勢（約3V）和內(nèi)阻，該小組在實驗室找到的器材：電壓表（量程0～1V，內(nèi)阻1kΩ）、電阻箱（量程0～999.9Ω）、定值電阻R1＝1kΩ和R2＝2kΩ、開關(guān)和若干導(dǎo)線。具體操作：設(shè)計如圖甲所示的電路圖，連接電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄多組電阻箱的阻值R和電壓表的讀數(shù)U。(1)電路圖中與電壓表串聯(lián)的電阻應(yīng)是_____（選填“R1”或“R2”）。R2(2)根據(jù)實驗電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，完善圖乙的實物電路圖。答案：見解析圖解析：電路圖如圖所示。(3)實驗得到的數(shù)據(jù)如下表所示：答案：見解析圖(4)根據(jù)圖丙，電源的電動勢E＝________V，電源的內(nèi)阻r＝________Ω。（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）2.733.49(5)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)圖丙右上方的點較為稀疏，打算在橫坐標(biāo)為0.3～0.4之間再加測一組數(shù)據(jù)，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)為______（選填“1.0”“3.0”“5.0”或“7.0”）Ω再次測量。3.0課時作業(yè)53第分部三1．（6分）（2024·北京卷）某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表（可視為理想電壓表）和電阻箱測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖甲所示。連接電路后，閉合開關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖乙所示，可得：該電池的電動勢E＝______V，內(nèi)阻r＝______kΩ。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）1.0

3.32．（12分）（2023·湖北卷）某實驗小組為測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，設(shè)計了如圖甲所示電路，所用器材如下：電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻很大）；電流表（量程0～0.6A）；電阻箱（阻值0～999.9Ω）；干電池一節(jié)、開關(guān)一個和導(dǎo)線若干。(1)根據(jù)圖甲，完成圖乙中的實物圖連線。答案：見解析圖解析：實物圖連線如圖所示。(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圖像如圖丙所示，則干電池的電動勢為________V（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），內(nèi)阻為__________________________________Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。1.580.64（0.62～0.66均可）2.5(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，本實驗干電池內(nèi)阻的測量值____（選填“偏大”或“偏小”）。偏小3．（15分）（2022·天津卷）實驗小組測量某型號電池的電動勢和內(nèi)阻。用電流表、電壓表、滑動變阻器、待測電池等器材組成如圖甲所示實驗電路，由測得的實驗數(shù)據(jù)繪制成的U－I圖像如圖乙所示。(1)圖甲中的電路圖為下圖中的__（選填“A”或“B”）。解析：通過觀察題圖甲中的實物圖可知電壓表接在電源兩端，故電路圖為B。B(2)如果實驗中所用電表均視為理想電表，根據(jù)圖乙得到該電池的電動勢E＝______V，內(nèi)阻r＝______Ω。4.51.8

(3)實驗后進行反思，發(fā)現(xiàn)上述實驗方案存在系統(tǒng)誤差。若考慮到電表內(nèi)阻的影響，對測得的實驗數(shù)據(jù)進行修正，在圖乙中重新繪制U－I圖線，與原圖線比較，新繪制的圖線與橫坐標(biāo)軸交點的數(shù)值將____，與縱坐標(biāo)軸交點的數(shù)值將____。（兩空均選填“變大”“變小”或“不變”）不變變大故新繪制的圖線與橫坐標(biāo)軸交點的數(shù)值將不變，與縱坐標(biāo)軸交點的數(shù)值將變大。4．（12分）（2024·遼寧卷）某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻?？衫玫钠鞑挠校弘妷罕?、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。他們設(shè)計了如圖所示的實驗電路原理圖。(1)實驗步驟如下：①將電阻絲拉直固定，按照圖甲連接電路，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，作出圖丙中圖線Ⅰ。A④按照圖乙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，作出圖丙中圖線Ⅱ。解析：①為了保護電路，閉合開關(guān)前，金屬夾置于電阻絲的最大阻值處，由題圖可知，應(yīng)該置于A端。(2)由圖線得出縱軸截距為b，則待測電池的電動勢E＝__。5．（15分）一實驗小組利用圖甲所示的電路測量一電池的電動勢E（約1.5V）和內(nèi)阻r（小于2Ω）。圖中電壓表量程為1V，內(nèi)阻RV＝380.0Ω；定值電阻