（江苏专用）2020版高考物理新增分大一轮复习第七章恒定电流实验八测量电源的电动势和内阻讲义（含解析）.docx

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1、1实验八 测量电源的电动势和内阻1实验目的测量电源的电动势和内阻2实验原理(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两组 U、 I 值，就能算出电动势和内阻图 1原理公式： E U Ir.图 1 甲适合测量内阻较小的电池；图乙适合测量内阻较大的电池(如水果电池)(2)用电流表、电阻箱测量如图 2 甲所示，测出两组 I、 R 值，就能算出电动势和内阻图 2原理公式： E I(R r)(3)用电压表、电阻箱测量如图乙所示，测出两组 U、 R 值，就能算出电动势和内阻原理公式： E U r.UR3实验器材电池(待测电源)，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线，坐标纸4实验步骤(1)确

2、定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好(2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组电压、电流值(4)断开开关，整理好器材(5)在坐标纸上作 U I 图线，求出 E、 r.25数据处理(1)公式法：原则上，利用两组 U、 I 数据，根据公式 E U Ir，便可得到 E、 r，但这样误差较大，为减小误差，可测多次求平均值(2)图象法：将多组 U、 I 数据描在坐标纸上，利用图线求解电动势和内阻图线的纵坐标是路端电压，横坐标是干路电流，根据 U E Ir，图线是倾斜的直线电阻的伏安特性曲

3、线中， U 与 I 成正比，前提是 R 保持不变，而这里的 U I 图线中，E、 r 不变，外电阻 R 改变，正是 R 的变化，导致 I 和 U 的变化实验中至少得到 5 组以上实验数据，画在坐标纸上拟合出一条直线要使多数点落在直线上，且分布在直线两侧的点个数大致相等，个别偏离太远的点应舍去将图线延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电动势横轴截距点(路端电压 U0)意味着短路情况，它的数值就等于短路电流特别提醒 (1)两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的(2)由于 r 一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零

4、开始，计算 r 时选取直线上相距较远的两点求得6注意事项(1)实验电路图：一般电源内阻较小，电流表和滑动变阻器串联后与电压表并联(2)电流表一般选 00.6A 挡，电压表一般选 03V 挡(3)电流不能过大，一般小于 0.5A.(4)由于电池内阻一般较小，为使电压表读数有明显变化，可采用内阻较大的旧电池，或给电池串联一个定值电阻 R0，测出等效内阻后再减掉 R0即可命题点一 教材原型实验例 1 (2018扬州市一模)利用如图 3 所示的实验装置测量两节干电池组成的电源的电动势和内电阻图 3(1)请在图中用笔画线代替导线完成电路连接(2)在实验操作正确的情况下测得数据记录在下表中，请在图 4 中

5、作出 U I 图象.3U/V 2.94 2.86 2.81 2.76 2.71 2.62I/A 0.06 0.12 0.18 0.24 0.30 0.38图 4(3)根据 U I 图象，可得该电池组的电动势 E_V，内电阻 r_.(结果均保留两位有效数字)(4)本实验存在系统误差，原因是_(选填“电压表分流”或“电流表分压”前面的序号)，由此造成电源内阻测量值_(选填“大于” “小于”或“等于”)真实值答案 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)3.0 1.0(4) 小于解析 (1)测电源的电动势和内电阻，电流表应相对电源外接，实物连接图如图甲所示：(2)在 U I 坐标系内，描点连线，如图乙

6、所示：(3)由 U E Ir 可知，图象在纵轴的截距等于电源电动势，斜率的绝对值等于内阻故E3.0V， r1.0.(4)本实验存在系统误差，原因是电压表分流，使得电流表示数小于干路电流；外电路短路时，电压表分流为零，实际电流等于电流表电流，电压越大，电压表分流越多，实际电流大于电流表电流越多，图象斜率的绝对值将越大，因此电源内阻测量值小于真实值4变式 (2018苏锡常镇一调)在“测电源电动势和内阻”的实验中，某实验小组同学根据图 5 甲电路进行测量实验图 5(1)根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接(2)实验小组同学操作正确，记录下几组电压表和电流表的示数，并在坐标系内作

7、出电压表示数 U 和对应的电流表示数 I 的图象，如图 6(a)所示由图象可测得 E 测 和 r 测 ，则 E 测_E 真 ， r 测 _r 真 (均选填“” “”或“r 真例 2 (2018南京市三模)利用电压表和电阻箱可以测量电池的电动势和内电阻，某同学找到了如下的器材：电池组(电动势约为 6.0V，内阻约为 1)，灵敏电流计 G(满偏电流Ig100A，内阻 Rg100)，定值电阻 R1(R11)，定值电阻 R2(R259.9k)，变阻箱R3(阻值范围 09.9 可调)，开关、导线若干该同学发现还需要一个合适的电压表，于是把灵敏电流计 G 改装成电压表6图 7(1)将灵敏电流计 G 表改装

8、成量程为 6V 的电压表，需将 G 表与_(选填“ R1”“R2”或“R3”)串联(2)为了准确地测量出电池组的电动势和内电阻，请在图 7 甲虚线框中把实验电路图补充完整，并在对应的电阻旁边标上 R1、 R2或 R3，如果为变阻箱，请补充完整其符号， 为改装后的电压表(3)某次测量，电压表示数如图乙，其读数为_V.(4)经过多次测量，得出图丙所示的图象，由图可求得该电池组的电动势为_V，内阻为_(结果均保留两位有效数字)答案 (1) R2 (2)如图所示(3)4.4 (4)5.0 1.5例 3 (2018江苏单科10)一同学测量某干电池的电动势和内阻(1)如图 8 所示是该同学正准备接入最后一

9、根导线(图中虚线所示)时的实验电路请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处_；_.图 87(2)实验测得的电阻箱阻值 R 和电流表示数 I，以及计算的 数据见下表：1IR/ 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26/A11I6.7 5.9 5.3 4.5 3.8根据表中数据，在图 9 的方格纸上作出 R 关系图象1I图 9由图象可计算出该干电池的电动势为_V；内阻为_.(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为 100mV 的电压表并联在电流表的两端调节电阻箱，当电流表的示数为 0.33A 时，电压表的指针位置如图

10、10 所示，则该干电池的电动势应为_V；内阻应为_.图 10答案 (1)开关未断开 电阻箱阻值为零(2)见解析图 1.34(1.301.44 都算对) 1.2(1.01.4 都算对) (3)1.34结果与(2)问第一个空格一致 1.0结果比(2)问第二个空格小 0.2解析 (1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全(2)根据闭合电路欧姆定律，得E I(R r)即 R r E r，EI 1I即 R 图象为直线1I8描点连线后图象如图所示根据图象可知 r1.2.图象的斜率为电动势 E，在 R 图象上取两点(2,1.59)、(5,5.61)1I则 E

11、V1.34V.5.61 1.595 2(3)根据欧姆定律，得电流表的内阻rA 0.2，UI 6610 30.33该干电池的内阻应为 r r rA1.0R 图象的斜率仍为电动势 E，即 E1.34V.1I例 4 (2018扬州中学 5 月模拟)在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅提供下列实验器材：A两节旧干电池，每节电动势约 1.5VB直流电压表 Vl、V 2，量程均为 03V，内阻约 3kC电流表，量程 00.6A，内阻小于 1D定值电阻 R0，阻值 2 E滑动变阻器 R，最大阻值 15F导线和开关若干如图 11 所示，连接实验电路图；图 11(1)根据图中电路进行实验，测得多组 U、

12、 I 数据，作出 U I 图象，测出电动势和内阻的值9均_(选填“大于” “小于”或“等于”)真实值，其产生误差的原因是_(选填“电压表分流”或“电流表分压”)(2)实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图 12 所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器的滑动触头，记录 V1和 V2的值如下表所示，用测出的数据在图 13 中绘出 U2 U1图线.组数 1 2 3 4 5 6电压 U1/V 0.80 1.25 1.53 1.72 1.87 1.98电压 U2/V 1.60 1.87 2.04 2.15 2.24 2.31图 12图 13(3)由图线可得被测电池组的电动势

13、E_V，内阻 r_.(结果均保留两位有效数字)答案 (1)小于 电压表分流 (2)如图所示(3)2.8(2.63.0) 3.0(2.93.1)101(2018无锡市高三期末)在做“测电源电动势与内阻”的实验中，(1)先用多用电表粗测了干电池的电动势如图 14 所示是测量时选择开关与表头指针所处的位置，则该电池的电动势为_V，实验结束后，应将选择开关拨到图中的_挡位(选填 A、B、C 或 D)图 14(2)设计如图 15 电路进行测量在实验中发现滑动变阻器的滑片由 M 端向 N 端逐渐滑动时，电流表示数逐渐增大，电压表的示数接近 1.5V 并且几乎不变，当滑片临近 N 时，电压表示数急剧变化出现

14、这种问题，应更换一个总阻值比原来_(选填“大”或“小”)的滑动变阻器图 15(3)更换(2)中滑动变阻器后，记录分布均匀的 8 组电流表示数( I)以及电压表示数( U)，在数据处理软件中，以 U 为纵轴，以 I 为横轴，经拟合得到直线 U1.48751.5025 I，则电动势的测量值是_V，内电阻的测量值是_.(结果均需保留三位有效数字)答案 (1)1.48(1.461.49) A (2)小 (3)1.49 1.502(2018常州市一模)测定一节电池的电动势和内阻，电路如图 16 甲所示， MN 为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，定值电阻 R01.0.调节滑片 P，记录电压表示数 U、电

15、流表示数 I 及对应的 PN 长度 x，绘制了 U I 图象如图乙所示(1)由图乙求得电池的电动势 E_V，内阻 r_.(2)实验中由于电表内阻的影响，电动势测量值_其真实值(选填“大于” “等于”或“小于”)(3)根据实验数据可绘出 x 图象，如图丙所示图象斜率为 k，电阻丝横截面积为 S，可UI求得电阻丝的电阻率 _，电源内阻对电阻率的测量_(选填“有”或“没有”)影响11图 16答案 (1)1.5 0.5 (2)小于 (3) kS 没有解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知： U E I(r R0)，则可知，题图乙中的图象与纵坐标的交点表示电动势，故 E1.5V；图象的斜率表示等效内电阻，则

16、r R0 1.5；1.5 1.20.20解得： r1.51.00.5；(2)由题图乙可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的 U I 图象如图所示，由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，(3)根据欧姆定律可知，电阻 R ，则可知 k ，解得： kS；若考虑电源内阻，UI xS S图象的斜率不变，所以电源内阻对电阻率的测量没有影响3(2018南通市等六市一调)测量某电源电动势和内阻，提供如下实验器材：A待测电源(电动势约 12V、内阻约 1、最大允许电流 2A)B电流表 A(量程

17、1A)C电流表 G(量程 1mA、内阻约 50)D电阻箱(099999.9)E滑动变阻器(020k)F滑动变阻器(01k)12H滑动变阻器(050)J定值电阻(阻值 5)K定值电阻(阻值 100)L开关、导线若干(1)将电流表 G 改装成电压表，需要测量电流表内阻 Rg，实验小组采用如图 17 甲所示的电路，实验步骤如下：图 17连接好电路，闭合开关 S1前，滑动变阻器 R1的滑片移到_(选填“最左端”或“最右端”)闭合 S1，断开 S2，调节 R1使电流表 G 满偏闭合 S2，保持 R1阻值不变，调节电阻箱 R2的阻值，使得电流表 G 半偏，读出电阻箱示数R，则电流表 G 的内阻 Rg_.(

18、2)将电流表 G 改装成量程为 15V 的电压表，已测得 Rg52.0，则与电流表 G 串联的电阻箱 R2的取值应为_.(3)用图乙电路测电源电动势和内阻，滑动变阻器 R3选用_，定值电阻 R0选用_(选填器材序号)(4)根据实验测得数据作出电压表读数 U 与电流表 A 读数 I 间的关系图象(图象未画出)，由图象读出 I0 时 U12.1V，图线斜率绝对值为 5.9V/A，则电源电动势 E_V，电源内阻 r_.答案 (1)最左端 R (2)14948.0 (3)H J (4)12.1 0.9解析 (1)滑动变阻器 R1的滑片移到最左端时接入电路的电阻最大，故闭合开关 S1前，滑动变阻器 R1

19、的滑片移到最左端，闭合 S2，电阻箱 R2与电流表 G 并联，当电流表 G 半偏时，即电流表中电流为原来的一半，则另一半电流流过电阻箱 R2，电阻箱 R2与电流表 G 中电流相同，故电阻值也相等(2)将电流表 G 改装成量程为 15V 的电压表后，表的总电阻为 1.510 4，与电流表 G 串联的电阻箱 R2 R Rg14948.0；UIg 15110 3(3)滑动变阻器的总阻值小，便于精细调节，故选 H，因电流表量程为 1A，定值电阻若选100，则测量电流的大小及大小变化范围就非常小，故定值电阻应选 J.(4)由题图乙，将定值电阻等效为电源内阻， I0 时，路端电压即为电动势 E U12.1

20、V，13图线斜率绝对值为等效内阻的大小，则电源实际内阻为 r5.950.9.4.(2019海安中学模拟)某研究性学习小组用较粗的铜丝和铁丝相隔较近距离插入苹果中，制成了一个苹果电池，现在用如图 18 甲所示器材来测定苹果电池的电动势和内阻设计好合适的电路后，调节滑动变阻器，改变电源两端的电压 U 和流过电源的电流 I，记录多组U、 I 的数据，填入事先设计的表格中，然后逐渐增大铜丝和铁丝插入的深度，重复上述步骤进行实验按照插入深度逐渐增加的顺序，利用相应的实验数据，在 U I 坐标系中绘制图象，如图乙中的 a、 b、 c 所示图 18(1)实验器材有：电流表(量程 1mA，内阻不计)；电压表(量程 1V，内阻 1k)；滑动变阻器R1(阻值 0200)；滑动变阻器 R2(阻值 010k)，该电路中应选用滑动变阻器_(选填“ R1”或“ R2”)(2)某同学根据正确设计的电路将图甲中实物图连接出一部分，请将剩余部分连接起来(3)在该实验中，随电极插入的深度增大，电源电动势_，电源内阻_(均选填“增大” “减小”或“不变”)(4)图线 b 对应的电路中，当外电路总电阻 R2000 时，该电源的输出功率 P_W(计算结果保留三位有效数字)答案 (1) R2 (2)如图所示 (3)不变 减小 (4)3.2010 414