第8章　实验12 测量电源的电动势和内阻

庭朝匕测量电源的电动势和内阻类型1教材原型实验I题组通更a角度1实验电路设计与器材选取

1.实验电路的选择干电池的内阻很小，电流表应相对电源外接

2.实验仪器的选择,电压表应选择量程3V（）2滑动变阻器的选择要注意保证实验的安全性及方便调节等问题（

1.2021•南京三模）实验小组要测定一个电源的电动势£和内阻后、内阻约为几欧姆，可用的实验器材有待测电源；电压表Vi（量程0〜6V）；电压表VM量程0〜3V）；定值电阻R,导线若干（）1实验小组的某同学利用以上器材，设计了如图甲所示的电路，M、N是电压表，则）电压表M应是（选填V」或“V2”,P、分别是定值电阻R或滑动变阻器则尸应是（选填RJ或甲乙（）2按照电路将器材连接好，先将滑动变阻器调节到最大值，闭合开关S,然后调节滑动变阻器的阻值，依次记录M、N的示数UN根据、数据作出的关系图像，如UM UNUM-UN图乙所示，由图像得到电源的电动势£=V,内阻r=（均保留两位有效数字）（）［解析］1M的读数是尸、0之和，且N也是电压表，所以M的量程应比N大,M选Vi；N和并联的目的实际是确定电流，所以尸选及（）2根据闭合电路欧姆定律可知U+^r=E,所以|川=£,MKl K\K\b=E,结合图像数据可求出r=错误!Ri错误！X2=E,E（）［答案］1V1R

12.要精确测量一个直流电源的电动势和内阻，有下列实验器材可供选择A.,内阻约为2）B.电流表A（量程为，内阻为1））C.电压表V1（量程为15V,内阻为3kOD.电压表V2量程为3V,内阻为2kE.定值电阻£1=5000F.定值电阻=1000G.滑动变阻器R阻值范围为20〜H.开关及导线若干1该实验中电压表应选，定值电阻应选均选填器材前面的序号2在方框中画出实验电路图［解析］1读数误差较大，选用量程为3V的电压表V2,需串联电阻扩大电JT1,T压表V2的量程，串联的定值电阻K=uv=l000故电压表应选D,定值电阻应选F2如图所示甲乙［答案］1D F2见解析图b角度2实验数据处理与分析I1U2T2U1E-z zE=Ui+/irIh-lh解方程组今求平均值「I1-I2E=Ui+hr

1.计算方法

2.图像法画出电源的U•1图像，如图所示，—r由U=—［b=E⑴图线与纵轴交点为E⑵图线斜率的绝对值表示r=|^y|

1.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中⑴按图甲所示的实验电路，用笔画线代替导线把图乙中的实物电路连接完整2图丙是根据实验数据作出的U-I图像，由图可知，电源的电动势E=V,内阻r=［解析］1实验电路图如图所示2由题图丙可知，电源的U-/£r=|笔|=,=1C［答案］

2.小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻1图中电流表的示数为A o2调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下UN//A请根据表中的数据，在坐标纸上作出UU图线由图线求得电动势£=V,内阻广=⑶实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为［解析］1电流表选用量程为0，分度值为，则其读数为〜2坐标系选择合适的标度，根据表中数据描点作出的图线如图所示图线与纵轴交点为，故唠3长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时间放电，也会引起电动势变化，导致实验误差增大［答案］U-I,电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大类型2实验拓展创新题组通关测电源电动势和内阻的实验是高中物理电学中的重要实验，实验原理是闭合电路欧姆定律，但实验方案灵活多变，数据处理方法不断翻新，特别是利用图像法求解电源电动势和内阻，更是花样百出，如常见以下两种创新点

1.用一个电流表和电阻箱测量，电路如图所示,测量原理为E=/i/i+r,E=hR+r^由此2安阻法可求出E和r,此种方法使测得的电动势无偏差,内阻偏大

2.若已知电流表A的阻值可消除测内阻的系统误差

1.用一个电压表和电阻箱测量,电路如图所示，测量原理为E=1iYF口U1+与，E=lh+恃丫,由此可求~斜率心声d伏阻法出£和，,此种方法测得的电动势和内阻均偏小

2.根据闭合电路欧姆定律公式变形结合图像可得==另+点，利U tLKEJ用斜率、截距分析计算（L2021•江苏南京师大附中高三开学考试）在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅提供下列实验器材:A.两节旧干电池,B.直流电压表Vi、V,量程均为0〜3V,内阻约3ko2C.电流表，量程0，内阻小于〜E.滑动变阻器R,最大阻值为150D.定值电阻Ko,阻值为2F.导线和开关若干如图甲所示，连接实验电路图（）1根据图甲电路进行实验，测得多组U、/数据，作出图像，测出的电源电动势的值______________________（选填“大于”“小于”或“等于）真实值，其产生误差）的原因是（选填“电压表分流”或“电流表分压”0（）2实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图乙所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器触头，记录V1和V2的值如表所示，用测出的数据在图丙中绘出图线组数123456电压UiN电压s/v3由图线可得被测电池组的电动势E=V,内阻尸结果保留两位有效数字［解析］1由图可知，电流表不是流过干路电路，原因是电压表的分流造成的；相对于电源来说，实验采用电流表外接法，当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的图像如图所示，由图像可知，电源电动势的测量值小于真实值,电源内阻的测量值小于真实值2根据表中数据采用描点法可得出对应的图像如图所示3由闭合电路欧姆定律可知E=Ui+U2~Uir整理得1=蜒卢2—严当UU1当Ihlh代人解得Er［答案］

22.一同学测量某干电池的电动势和内阻⑴如图所示是该同学正准备接入最后一根导线图中虚线所示时的实验电路请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处⑵实验测得的电阻箱阻值K和电流表示数/,以及计算的十数据见下表:R/QZ/A根据表中数据，在图的方格纸上作出足十关系图1由图像可计算出该干电池的电动势为V；内阻为⑶为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为压表的指针位，如图所示,则该干电池的电动势应为V,内阻应为100mV的电压表并联在电流表的两端调节电阻箱，当电流表的示数为时，电［解析］1在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全2根据闭合电路欧姆定律，得p1即R=7-r=E7—r即图像为直线描点连线后图像如图所示根据图像可知r图像的斜率为电动势E,在得则£=,5—23根据欧姆定律，得电流表的内阻U小=了=错误！该干电池的内阻应为人用7图像的斜率仍为电动势£,即£［答案］1开关未断开电阻箱阻值为零［结果与⑵问第一个空格一致］。