2025屆高考物理大一輪復(fù)習(xí)課件 第十章 第55課時(shí) 實(shí)驗(yàn)十二：測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻VIP

第十章物理

大一輪復(fù)習(xí)恒定電流第55課時(shí)實(shí)驗(yàn)十二：測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻目標(biāo)要求1.掌握伏安法、伏阻法、安阻法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理及電路設(shè)計(jì)。2.理解實(shí)驗(yàn)的誤差分析和改進(jìn)方法。內(nèi)容索引考點(diǎn)一伏安法考點(diǎn)二伏阻法課時(shí)精練考點(diǎn)三安阻法1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律。2.實(shí)驗(yàn)器材電源、電壓表、電流表、

、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、坐標(biāo)紙和刻度尺。伏安法考點(diǎn)一滑動(dòng)變阻器3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用

A的量程，電壓表用

V的量程，按電路圖連接好電路。0.63(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到使阻值最

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

E

<<

②如圖丙所示方法a電流表的分壓作用造成誤差，電流越大，電流表分壓越多，對(duì)應(yīng)U真與U測(cè)的差UA越大，UA＝I·RA。其中U－I圖像如圖丁所示。結(jié)論：E測(cè)

E真，r測(cè)

r真。方法b等效電源法如圖丙所示，E測(cè)＝E真，r測(cè)＝r＋RA>r真。＝>(3)電路選擇：①電源內(nèi)阻一般較小，選圖甲電路誤差較小。②當(dāng)

內(nèi)阻已知時(shí)選圖丙電路，此時(shí)r＝|k|－RA，沒(méi)有系統(tǒng)誤差。6.注意事項(xiàng)(1)合理選擇電壓表、電流表量程。測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，電壓表選3V量程，電流表選0.6A量程，滑動(dòng)變阻器選0~10Ω。(2)應(yīng)使用內(nèi)阻大些(用過(guò)一段時(shí)間)的干電池；在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大；每次讀完I和U的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開(kāi)電源，以免干電池在大電流放電時(shí)E和r明顯變化。(3)在作U－I圖線(xiàn)時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線(xiàn)上，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，忽略個(gè)別偏離直線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差。

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(xiàn)若干。例1(1)該小組按照?qǐng)D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(mǎn)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B電壓表示數(shù)的變化范圍小，原因是外電阻的阻值遠(yuǎn)大于干電池內(nèi)阻，選項(xiàng)B正確。(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圖丙中已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)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圖像。答案見(jiàn)解析圖(a)根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)并連成一條直線(xiàn)，如圖(a)所示。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為

(填“R1”或“R2”)。R1

③用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，請(qǐng)按照改進(jìn)后的方案，將圖丁所示實(shí)物圖連接成完整電路。答案見(jiàn)解析圖(c)先畫(huà)出原理圖，如圖(b)，然后依據(jù)原理圖將各實(shí)驗(yàn)器材依次連接起來(lái)，如圖(c)。返回伏阻法考點(diǎn)二1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律

，電路圖如圖所示。2.實(shí)驗(yàn)器材電源、

、

、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、坐標(biāo)紙和刻度尺。電壓表

電阻箱

4.誤差分析(1)誤差來(lái)源：電壓表有內(nèi)阻，干路電流表達(dá)式不準(zhǔn)確，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)測(cè)量不準(zhǔn)確；(2)結(jié)論：E測(cè)

E真，r測(cè)

r真(均選填“>”“<”或“＝”)。<<(2024·黑吉遼·11)某探究小組要測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)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(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。例2(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將電阻絲拉直固定，按照?qǐng)D(a)連接電路，金屬夾置于電阻絲的

(填“A”或“B”)端；②閉合開(kāi)關(guān)S，快速滑動(dòng)金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；A③多次重復(fù)步驟②，根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線(xiàn)Ⅰ；④按照?qǐng)D(b)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(c)中圖線(xiàn)Ⅱ。為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)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(yíng)端。(2)由圖線(xiàn)得出縱軸截距為b，則待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E＝

。

返回安阻法考點(diǎn)三1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路的歐姆定律

，電路圖如圖所示。2.實(shí)驗(yàn)器材電源、

、

、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、坐標(biāo)紙和刻度尺。E＝IR＋I(xiàn)r電流表電阻箱

E－r4.誤差分析(1)誤差來(lái)源：電流表有內(nèi)阻，導(dǎo)致電源內(nèi)阻測(cè)量不準(zhǔn)確；(2)結(jié)論：E測(cè)

E真，r測(cè)

r真(r測(cè)＝r真＋rA)(均選填“>”“<”或“＝”)。＝>

一同學(xué)測(cè)量某干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。例3(1)圖甲所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(xiàn)(圖中虛線(xiàn)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

；②

。開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)電阻箱阻值為零在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，連接電路時(shí)應(yīng)將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，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。

R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A－16.75.95.34.53.8

答案見(jiàn)解析圖1.381.2

(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100mV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0.33A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

Ω。1.38[結(jié)果與(2)問(wèn)第一個(gè)空格一致]1.0[結(jié)果比(2)問(wèn)第二個(gè)空格少0.2]

(2021·湖南卷·12)某實(shí)驗(yàn)小組需測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測(cè)電池、一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)、一個(gè)定值電阻(阻值為R0)、一個(gè)電流表(內(nèi)阻為RA)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于R0，并配有可在電阻絲上移動(dòng)的金屬夾)、導(dǎo)線(xiàn)若干。由于缺少刻度尺，無(wú)法測(cè)量電阻絲長(zhǎng)度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個(gè)圓形時(shí)鐘表盤(pán)。某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤(pán)上，利用圓心角來(lái)表示接入電路的電阻絲長(zhǎng)度。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將器材如圖甲連接。(2)開(kāi)關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的

端(填“a”或“b”)。例4甲b

與縱軸截距為d，設(shè)單位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值為r0，該電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻可表示為E＝

，r＝

。(用R0、RA、k、d、r0表示)(3)改變金屬夾的位置，閉合開(kāi)關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對(duì)應(yīng)的圓心角θ和電流表示數(shù)I，得到多組數(shù)據(jù)。(4)整理數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)繪圖，所得圖像如圖乙所示，圖線(xiàn)斜率為k，乙

(5)為進(jìn)一步確定結(jié)果，還需要測(cè)量單位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值r0。利用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在圖丙方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖(電阻絲用滑動(dòng)變阻器符號(hào)表示)。丙答案見(jiàn)解析圖實(shí)驗(yàn)器材中有定值電阻R0和單刀雙擲開(kāi)關(guān)，考慮使用等效法測(cè)量電阻絲電阻，如圖原理的簡(jiǎn)單說(shuō)明：①將開(kāi)關(guān)置于R0位置，讀出電流表示數(shù)I0；②將開(kāi)關(guān)置于電阻絲處，調(diào)節(jié)電阻絲對(duì)應(yīng)的圓心角，直到電流表示數(shù)為I0，讀出此時(shí)的圓心角θ；③此時(shí)θr0＝R0，即可求得r0的數(shù)值。(6)利用測(cè)出的r0，可得該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。返回課時(shí)精練對(duì)一對(duì)題號(hào)

1

2答案(1)B

(2)4.5

1.8

(3)不變變大(1)E'＝E，r'＝r＋RA理由見(jiàn)解析(2)C

A

(3)乙題號(hào)

3

4答案(1)

(2)電壓表V2的分流引起的系統(tǒng)(1)見(jiàn)解析圖(2)1.58

0.64

(3)2.5

(4)偏小題號(hào)

5答案(1)15.0

(3)·R＋

(5)1.55

1.0

(6)5答案123451.(2022·天津卷·9(2))實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量某型號(hào)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。用電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、待測(cè)電池等器材組成如圖甲所示實(shí)驗(yàn)電路，由測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的U－I圖像如圖乙所示。12345答案(1)圖甲的電路圖為圖中的

(選填“A”或“B”)。12345答案B通過(guò)觀(guān)察實(shí)物圖可知電流表相對(duì)電源外接，故電路圖為B；12345答案(2)如果實(shí)驗(yàn)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(dòng)勢(shì)E＝

V，內(nèi)阻r＝

Ω。4.51.8

12345答案(3)實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行反思，發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)方案存在系統(tǒng)誤差。若考慮到電表內(nèi)阻的影響，對(duì)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，在圖乙中重新繪制U－I圖線(xiàn)，與原圖線(xiàn)比較，新繪制的圖線(xiàn)與橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)的數(shù)值將

，與縱坐標(biāo)軸交點(diǎn)的數(shù)值將

(兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)。不變變大12345答案

12345答案2.用圖(a)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。12345答案(1)利用圖(a)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(b)中虛線(xiàn)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。______________________________________________________________E'＝E，r'＝r＋RA理由見(jiàn)解析12345答案斷路時(shí)，“等效電源”路端電壓的數(shù)值E等于其電動(dòng)勢(shì)，故E'＝E。電源和電流表串聯(lián)，則“等效電源”的內(nèi)電阻r'＝r＋RA。12345答案

CA12345答案題圖甲電路中，由于電流表的分壓，內(nèi)電阻的測(cè)量值為電源和電流表串聯(lián)后的總電阻，比實(shí)際電源的內(nèi)電阻大，對(duì)應(yīng)實(shí)線(xiàn)斜率的絕對(duì)值比虛線(xiàn)的大。但當(dāng)電流為零時(shí)，電流表的內(nèi)電阻對(duì)測(cè)量沒(méi)有影響，實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)重合，故C正確；12345答案題圖乙電路中，由于電壓表的分流，內(nèi)電阻的測(cè)量值為電源和電壓表并聯(lián)后的總電阻，比實(shí)際電源的內(nèi)電阻小，對(duì)應(yīng)實(shí)線(xiàn)斜率的絕對(duì)值比虛線(xiàn)的小。但當(dāng)電壓為零時(shí)，電壓表的內(nèi)電阻對(duì)測(cè)量沒(méi)有影響，實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)重合，故A正確。12345答案(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(a)中的_____(填“甲”或“乙”)。乙由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，題圖甲電路中，測(cè)量值r'＝r＋RA約1.1

Ω，真實(shí)值r約1

Ω，相對(duì)誤差在10%左右；題圖乙電路中電壓表內(nèi)電阻較大，分流較小，可忽略，故乙電路的誤差較小，應(yīng)選擇乙。12345答案3.在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室僅提供下列實(shí)驗(yàn)器材：A.干電池兩節(jié)，每節(jié)電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻約幾歐姆B.直流電壓表V1、V2，量程均為0~3V，內(nèi)阻約為3kΩC.定值電阻R0，阻值為5ΩD.滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為50ΩE.開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干12345答案(1)原理圖如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2，描繪出U1－U2圖像如圖乙所示，圖線(xiàn)斜率為k，與橫軸的截距為m，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝

，內(nèi)阻r＝

(均用k、m、R0表示)。

12345答案

12345答案(2)該實(shí)驗(yàn)方法產(chǎn)生的誤差是由于

，屬于______誤差。電壓表V2的分流引起的系統(tǒng)該實(shí)驗(yàn)方法產(chǎn)生的誤差是由于電壓表V2的分流引起的，屬于系統(tǒng)誤差。12345答案4.(2023·湖北卷·12)某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，設(shè)計(jì)了如圖(a)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(kāi)關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)根據(jù)圖(a)，完成圖