2014届高考物理一轮复习考点整合学案：《测量电源的电动势和内阻》

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1、测量电源的电动势和内阻一．考点整理基本概念1．实验目的：测定电源的电动势和内阻；掌握用图象法求电动势和内阻．2．实验原理：实验依据定律，实验电路如图所示．⑴E和r的求解：由U=E–Ir，即U1=E–I1r、U2=E–I2r，解得E=、r=．⑵作图法数据处理，如图所示，图线与纵轴交点为E，图线与横轴交点为I短=，图线的斜率表示r=．3．实验器材：电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、、．4．实验步骤：⑴电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图甲连接好电路．⑵把变阻器的滑片移动到

2、使阻值的一端．⑶闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1、U1）．用同样方法测量几组I、U值．填入表格中．⑷断开开关，拆除电路，整理好器材．5．数据处理：本实验中数据的处理方法一是联立方程求解的法，二是法．方法1：取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1=E–I1r、U2=E–I2r、U3=E–I3r……让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．第1组第2组第3组第4组第5组第6组U

3、/VI/A方法2：以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U–I坐标系，在坐标平面内描出各组（I，U）值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴的交点即是（一次函数的纵轴截距），直线的斜率大小即为电池的，即r=．6．误差分析：⑴偶然误差：①读数和电表线性不良引起误差．②用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．③测量过程中通电时间过或电流过，都会引起E、r变化．⑵系统误差：由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差．①如图甲电路：在理论上E=，

4、其中电压表示数U是准确的电源两端电压．而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差（如图乙中虚线段），而且电压表示数越大，IV越大．结论：当电压表示数为零时，IV=0，IA=I短，短路电流测量值=真实值；E测

5、结论：E为真实值，即E测=E真；I短测r真，r测实际是r和RA的串联值．因干电池内阻r很小，因此选用甲电路．7．注意事项⑴为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜，可选用已使用过一段时间的干电池．⑵干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A．因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即．⑶要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和

6、第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求．⑷在画U–I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的．个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度．⑸干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流．不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻．（a）（b）（c）8．

7、实验改进：⑴用一个电流表和电阻箱测量，电路如图（a），测量原理为：E=I1(R1+r)，E=I2(R2+r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏．⑵用一个电压表和电阻箱测量，电路如图（b），测量原理为：E=，E=，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏．⑶用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U=≈E，需满足RV>>r．⑷用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图（c）所示．测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、

8、U2，此时E=，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U′1，此时E=，解方程组可求得E．二．思考与练习思维启动1．在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．⑴实验时，应先将电阻箱的电阻调到________（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）；⑵改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0=10Ω的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________（选填“1”或“2”）；