新教材一輪復(fù)習(xí)魯科版第8章實(shí)驗(yàn)11測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻學(xué)案

實(shí)驗(yàn)十一測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

回顧教材重“四基”/

1.測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.學(xué)習(xí)通過計(jì)算和作圖分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)原理一根據(jù)閉合電路歐姆定律求解石和「

待測(cè)電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變

實(shí)驗(yàn)器材一

阻器、開關(guān)、導(dǎo)線

1電.流表用0√）.6A量程,電壓表用0?3V量程，按實(shí)驗(yàn)

電路圖連接好電路

2.把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到使其接入電路阻值最大的

一端

3.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表有明顯示數(shù)，

實(shí)驗(yàn)步驟一并記錄一組數(shù)據(jù)（/.S?用同樣方法測(cè)量幾組/、U值填

人表情中

4.斷開開關(guān)?拆除電路,整理好器材

「注意事項(xiàng)」

1.電池選?。簯?yīng)選用內(nèi)阻較大的舊電池。

2.實(shí)驗(yàn)操作：實(shí)驗(yàn)中不宜將電流調(diào)得過大，電表讀數(shù)要快，每次讀完數(shù)后

立即斷開開關(guān)。

3.數(shù)據(jù)要求：要測(cè)出不少于6組的（1,S數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些。

4.描點(diǎn)畫圖：畫UU圖線時(shí)，應(yīng)使圖線通過盡可能多的點(diǎn)，并使不在直線

上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。

5.縱軸標(biāo)度的確定：縱軸的刻度可以不從O開始，而是依據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從

某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)/必須從O開始)。但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路

電流，而圖線與縱軸的截距仍為電源電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)阻。

「誤差分析」

L偶然誤差

(1)由于電表讀數(shù)不準(zhǔn)確引起誤差。

(2)用圖像法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差。

(3)測(cè)量過程中通電時(shí)間過長(zhǎng)或電流過大，都會(huì)引起E、r變化。

2.系統(tǒng)誤差

(1)若采用如圖甲所示電路圖，其U-I圖像如圖乙所示。由于電壓表的分流

作用造成誤差。

1

①當(dāng)電壓表示數(shù)越大時(shí)，電壓表分流越大；反之，電壓表分流越小，可推

斷電壓表示數(shù)為O時(shí)，∕v=0,短路電流的測(cè)量值等于真實(shí)值。

②E測(cè)＜Ejt,r測(cè)＜r真。

(2)若采用如圖丙所示電路圖，其U-I圖像如圖丁所示。由于電流表的分壓

作用造成誤差。

測(cè)仆在

T

①當(dāng)電壓表示數(shù)越小時(shí)，電流表的分壓越大；電壓表示數(shù)越大時(shí)，電流表

的分壓越小，可推斷斷路時(shí)，電流表分壓為0,則斷路時(shí)，電壓表示數(shù)等于電動(dòng)

勢(shì)。

②E測(cè)=E真，r測(cè)＞rw一般來說，r測(cè)的誤差非常大。

\研析考點(diǎn)強(qiáng)“四翼”

考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作

典例用電流表和電壓表測(cè)定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組（電動(dòng)勢(shì)約

4.5V,內(nèi)阻約1。）的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，除待測(cè)電池組、開關(guān)、導(dǎo)線外，還有下列

器材供選用：

A.電流表：量程O?0.6A,內(nèi)電阻約1。

B.電流表：量程0?3A,內(nèi)電阻約0.2。

C.電壓表：量程0?3V,內(nèi)電阻約30k。

D.電壓表：量程0?6V,內(nèi)電阻約60k。

E.滑動(dòng)變阻器：0?IOo0。，額定電流0.5A

F.滑動(dòng)變阻器：0?20。，額定電流2A

（1）為了使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用,電壓表應(yīng)選用,

滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用o（均填儀器的字母代號(hào)）

（2）如圖所示為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測(cè)量誤差盡可能

小,還需在電路中用導(dǎo)線將和相連、和相連、

和相連。（均填儀器上接線柱的字母代號(hào)）

【自主解答】

解析：（1）電池組的總電動(dòng)勢(shì)約為4.5V,應(yīng)選擇量程為0?6V的電壓表。

滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇阻值接近電源內(nèi)阻的，以便調(diào)節(jié)。電流表在選擇時(shí)應(yīng)注意量

程與滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)范圍。

（2）按照所選電壓表和電流表，由于電源內(nèi)阻較小，為減小誤差，設(shè)計(jì)電路

如圖所示，因此將a、d相連，c、g相連，/、力相連。

答案：（I）ADF（2）adcgfh

考點(diǎn)2數(shù)據(jù)分析與誤差分析

典例（2020?浙江高考）某同學(xué)分別用圖甲和圖乙的電路測(cè)量同一節(jié)干電池

的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

（1）在方框中畫出圖乙的電路圖。

⑵某次測(cè)量時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則電流/=A,

電壓U=Vo

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

填“甲”或“乙”）。

（4）該電池的電動(dòng)勢(shì)E=V（結(jié)果保留3位有效數(shù)字），內(nèi)阻r=

。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

【自主解答】

解析：（1）題圖乙中，電流表內(nèi)接，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接在電源兩端，電壓表

測(cè)路端電壓，則題圖乙對(duì)應(yīng)的電路如圖所示。

~~∣l---------

⑵一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)一般約為1.5V,故電壓表量程應(yīng)選擇O?3V,電流

表量程應(yīng)選擇O?0.6A,所以兩電表的讀數(shù)分別為1.30V、0.40Ao

（3）由閉合電路歐姆定律可得U=E-Ir,可得U-I圖像的縱軸截距為電源電

動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值為電源內(nèi)阻。題圖甲中電流表外接，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電

測(cè)量值偏

源內(nèi)阻rai=r內(nèi)+rA,測(cè)量值偏大；題圖乙中電源內(nèi)阻r洲=港^^內(nèi)

小，但是由于rv》r￡,故題圖乙實(shí)驗(yàn)測(cè)出的內(nèi)阻誤差更小，故圖線I對(duì)應(yīng)題圖

乙，圖線∏對(duì)應(yīng)題圖甲。

（4）由于干電池內(nèi)阻較小，故采用題圖乙所示實(shí)驗(yàn)電路。根據(jù)閉合電路的歐

E-Tj

姆定律有E=U+∕r,則r=-,將題圖中的圖線I延長(zhǎng)，與縱軸的交點(diǎn)即為

電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.52V,將圖線I上的任一點(diǎn)代入,得r=-]—=,0.4）Ω=0.55

Ωo

答案：⑴見解析圖（2）0.40（0.39—0.41均可）1.30（1.29?1.31均可）（3）乙

（4）1.52（1.51?1.54均可）0.55（0.52?0.56均可）

考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

典例（2018?江蘇高考）一同學(xué)測(cè)量某干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

（1）圖甲所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線（圖中虛線所示）時(shí)的實(shí)驗(yàn)電

路。請(qǐng)指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處：

①;

②O

甲

⑵實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)/,以及計(jì)算的7數(shù)據(jù)見下表:

RlSI

Z/A

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖乙方格紙上作出R｝關(guān)系圖像。

由圖像可計(jì)算出該干電池的電動(dòng)勢(shì)為V；內(nèi)阻為Ωo

(3)為了得到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，在測(cè)出上述數(shù)據(jù)后，該同學(xué)將一只量程為

O-IOOmV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端。調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33

A時(shí)，電壓表的指針位置如圖丙所示，則該干電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為V,內(nèi)

阻應(yīng)為Ωo

丙

【自主解答】

解析：(1)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，連接電路時(shí)應(yīng)將開關(guān)斷開，電阻箱的阻值調(diào)為最

大，以確保實(shí)驗(yàn)儀器、儀表的安全。

E1

(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=I{R+r),整理可得R=-j-r=Ej~r,即

R-J圖像為直線。描點(diǎn)連線后圖像如圖所示。

根據(jù)圖像可知r=1.2Ωo圖線的斜率為電動(dòng)勢(shì)E,在/?-1圖像上取兩點(diǎn)

(2,1.58),(5,5.71),則E=,5-2)V=L38V。

(3)根據(jù)歐姆定律，得電流表的內(nèi)阻7?A=)=66j曹3∩=0.2∩,由E=/(R

+Γ,+ΓA),得/?=E：一(y+小)，R-J圖線的斜率仍為電動(dòng)勢(shì)E,即E=1.38V,

,

而干電池的內(nèi)阻應(yīng)為r=r-ΓA=1.0Ωo

答案：⑴①開關(guān)未斷開②電阻箱阻值為0⑵見解析圖1.38(1.30?1.44

均可)

L[結(jié)果與⑵問第一個(gè)空格一致][]

【核心歸納】

“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)是高中物理電學(xué)中的重要實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)

原理是閉合電路歐姆定律，但實(shí)驗(yàn)方案靈活多變，數(shù)據(jù)分析方法不斷創(chuàng)新，特

別是利用圖像法求解電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，更是花樣百出，如“伏阻法”測(cè)電源

電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

XlOOχlθ

z?≡??

/xlX0.1

×?q?

\\

\阻阻箱

實(shí)驗(yàn)器材及

數(shù)據(jù)分析的待測(cè)干電池開關(guān)

創(chuàng)新

,從而提高測(cè)量電源內(nèi)阻的精確度

R｝關(guān)系圖像分析數(shù)據(jù)

E,rRo