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、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.3．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)确定电流

2、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.5．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．①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．②电阻的伏安特性曲线中，U

3、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．③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．④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U＝0)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开始，计算r时选取直线上相

4、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0～0.6A挡，电压表一般选0～3V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中作出U－I图象.U/V2.9

5、42.862.812.762.712.62I/A0.060.120.180.240.300.38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＝________Ω.(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“①电压表分流”或“②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)①　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

6、图乙所示：(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E＝3.0V，r＝1.0Ω.(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．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，

7、并在坐标系内作出电压表示数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“<”)．图6(3)为了减小系统误差，同学们又根据图(b)电路进行测量．同样作出U－I图象，如图(c)所示．经过讨论发现，利用图(a)和图(c)可以消除系统误差得出电源的电动势和内阻的真实值，则E真＝________，r真＝________.答案　(1)见解析图　(2)<　<　(3)UB