通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題七恒定電流實(shí)驗(yàn)九：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

實(shí)驗(yàn)九：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)原理與操作二、注意事項(xiàng)1.可選用舊電池：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.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，如圖S9-1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，圖S9-1三、誤差分析1.偶然誤差.(1)由于讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差.(2)用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差.(3)測(cè)量過(guò)程中通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電流過(guò)大，都會(huì)引起E、r變化.

2.系統(tǒng)誤差.

由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差. (1)如圖S9-2甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋I(xiàn)A)r，其中電壓表示數(shù)U被認(rèn)為是準(zhǔn)確的電源兩端電壓.而實(shí)驗(yàn)中忽略了通過(guò)電壓表的電流IV

而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV

越大.甲乙圖S9-2

(2)若采用如圖S9-3甲所示的電路，IA為電源電流真實(shí)值，理論上有E＝U＋UA＋I(xiàn)Ar，其中UA

不可知，而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA

越大，當(dāng)電流為零時(shí)，UA＝0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E.甲乙圖S9-3結(jié)論：①E為真實(shí)值；②I短測(cè)<I短真；由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小，所以這時(shí)r測(cè)的測(cè)量誤差非常大. ④該電路適合測(cè)量電源內(nèi)阻大的電源.

【基礎(chǔ)自測(cè)】

用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，所用電路如圖S9-4甲所示，一位同學(xué)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)如下表所示.甲乙圖S9-4組別123456電流I/A0.120.200.310.320.500.57電壓U/V1.371.321.241.181.101.05(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖乙中作出U-I圖線.(2)根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，電池的內(nèi)電阻r＝________Ω.解析：(1)作圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，個(gè)別偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍去，圖線如圖D67所示.E－U(2)由圖線與縱軸的交點(diǎn)可得電動(dòng)勢(shì)E＝1.46V，再讀出圖線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(1.00，0.64)，由E＝U＋I(xiàn)r得r＝I＝1.46－1.00 0.64Ω≈0.72Ω.圖D67答案：(1)如圖D67所示(2)1.460.72考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理與操作

【典題1】(2020

年山東卷)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對(duì)“測(cè)量電源的電動(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： 干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻小于1Ω)； 電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)； 電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)； 滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω)； 定值電阻R1(阻值2Ω)； 定值電阻R2(阻值5Ω)； 開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干.

(1)該小組按照?qǐng)DS9-5甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過(guò)程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在U-I坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖乙(Ⅰ)所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是________.A.電壓表分流B.干電池內(nèi)阻較小C.滑動(dòng)變阻器最大阻值較小D.電流表內(nèi)阻較小甲乙

圖S9-5 (2)針對(duì)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問(wèn)題，該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，重新測(cè)量得到的數(shù)據(jù)如下表所示.序號(hào)1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：①圖乙(Ⅱ)上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D乙上標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫(huà)出U-I圖象.②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為_(kāi)______(填“R1”或“R2”).③用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，請(qǐng)?jiān)趫DS9-6按照改進(jìn)后的方案，將實(shí)物圖連接成完整電路.圖S9-6解析：(1)電壓表示數(shù)變化過(guò)小，則原因是外電阻比內(nèi)阻大得多，即電源內(nèi)阻偏小，故選B.(2)①根據(jù)數(shù)據(jù)做出U-I圖象如圖D68.②由圖象可知r＋R定＝1.58 0.6Ω＝2.63Ω，電源內(nèi)阻小于1Ω，則定值電阻大于1.63Ω，可知定值電阻為R1. ③定值電阻與電源串聯(lián)，電路如圖D69.②R1答案：(1)B(2)①如圖D68所示 圖D68

③如圖D69所示.圖D69方法技巧在選擇實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，也可根據(jù)內(nèi)接法和外接法的選擇方法去選擇，只是現(xiàn)在的待測(cè)電阻是電源，如果電源內(nèi)阻很小就用相對(duì)于電源的外接法，如果電源內(nèi)阻很大就用相對(duì)于電源的內(nèi)接法，滑動(dòng)變阻器用的是限流法，要想調(diào)節(jié)方便，還能大范圍調(diào)節(jié)，需要滑動(dòng)變阻器的電阻比電源內(nèi)阻大幾倍即可.考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理與誤差分析

【典題2】(2020

年浙江卷)某同學(xué)分別用圖S9-7甲和圖乙的電路測(cè)量同一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻. (1)在方框中畫(huà)出圖乙的電路圖.甲乙圖S9-7(2)某次測(cè)量時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)如圖S9-8所示，則電流I＝________，電壓U＝________.圖S9-8(3)實(shí)驗(yàn)得到如圖S9-9所示的兩條直線，圖中直線Ⅰ對(duì)應(yīng)電路是圖________(填“甲”或“乙”).圖S9-9(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＝________(保留兩位有效數(shù)字).

解析：(1)圖乙中，電流表內(nèi)接和變阻器串聯(lián)接在電源兩端，電壓表測(cè)路段電壓，則圖乙對(duì)應(yīng)的電路圖如圖D70所示. (2)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)一般約為1.5V，故電壓表量程選擇0～3V，電流表量程選擇0～0.6A，所以電表的讀數(shù)分別為1.30V，0.40A. (3)由閉合電路歐姆定律可得U＝E－Ir，可得U-I圖象的縱軸截距為電源電動(dòng)勢(shì)，斜率為電源內(nèi)阻.圖甲中電流表內(nèi)接(相對(duì)電源)，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電源內(nèi)阻r測(cè)＝r內(nèi)＋rA，測(cè)量值偏大；圖乙實(shí)驗(yàn)測(cè)出的內(nèi)阻誤差更小，故圖線Ⅰ對(duì)應(yīng)圖乙，圖線Ⅱ?qū)?yīng)的圖甲.(4)圖線Ⅱ與縱軸的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)E＝1.52V；電池答案：(1)如圖D70所示(2)0.401.30(3)乙(4)1.51～1.54均可0.52～0.54均可 圖D70實(shí)驗(yàn)方法安阻法伏阻法實(shí)驗(yàn)電路安阻法和伏阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.(續(xù)表)(續(xù)表)考向1安阻法

【典題3】某實(shí)驗(yàn)小組為了測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，設(shè)計(jì)了如圖S9-10甲所示的實(shí)驗(yàn)電路.其中R1、R2為電阻箱，電流計(jì)G的量程為0～100mA，內(nèi)阻未知.甲丙

乙圖S9-10答案：(1)1.5電流計(jì)G的內(nèi)阻未知(2)330考向2伏阻法

【典題4】(2018

年山東濟(jì)寧模擬)為測(cè)量一未知電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖S9-11甲所示電路，電路中所用到的器材規(guī)格如下： 待測(cè)電源：電動(dòng)勢(shì)約5V，內(nèi)阻約為幾十歐姆； 定值電阻R0＝10Ω； 定值電阻R1：有兩種規(guī)格可供選擇，阻值分別為1kΩ和3kΩ； 電阻箱R2：0～9999Ω；電壓表：量程0～3V，內(nèi)阻RV＝3kΩ；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干.甲乙

圖S9-11 (1)為了減小測(cè)量誤差，定值電阻R1

應(yīng)該選用的規(guī)格為_(kāi)_______.

(2)根據(jù)電路圖連接電路，閉合開(kāi)關(guān)后，將電阻箱的阻值由零開(kāi)始逐漸調(diào)大，記錄下若干組電阻箱R2

和電壓表的讀數(shù).到如圖乙所示直線，直線