資源簡介

(共36張PPT)
實驗九
測定電源的電動勢和內阻
1.實驗目的
(1)測定電源的電動勢和內阻.
(2)加深對閉合電路歐姆定律的理解.
2.實驗原理
(1)如圖甲所示，改變 R 的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾
組 U、I 值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組 E、r 值，最后分
別算出它們的平均值.
甲
乙
(2)用圖像法來處理數據，在坐標紙上以 I 為橫坐標、U 為縱
坐標，用測出的幾組 I、U 值畫出 U-I 圖像，如圖乙所示，直線跟
縱軸的交點的縱坐標表示電源電動勢 E 的值，圖線的斜率的絕對
值即電源內阻 r 的值.
3.實驗器材
電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙
和刻度尺等.
4.實驗步驟
(1)連實物圖：電流表用 0.6 A 的量程，電壓表用 3 V 的量程，
按實驗原理圖連接好電路.
(2)滑動變阻器移至最大：把滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值最大的一端.
(3)測幾組U、I值：閉合開關，調節滑動變阻器，使電流表有明顯示數并記錄一組數據(I1，U1).用同樣的方法再測量幾組I、U值，填入表格中.
(4)整理器材：斷開開關，拆除電路，整理好器材.
5.數據處理
(1)公式法：聯立六組對應的U、I數據，滿足關系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…，讓第1式和第4式聯立方程，第2式和第5式聯立方程，第3式和第6式聯立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電池的電動勢E和內阻r.
6.誤差分析
(1)偶然誤差：電表讀數及用圖像法求 E 和 r 時作圖不準確.
(2)系統誤差：如實驗原理圖甲中由于電壓表的分流，測量結
果是：E測7.注意事項
(1)可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些，可選用已使用過一段時間的一節干電池.
(2)電流不要過大，讀數要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內阻r會明顯增大.因此，實驗中不要將電流I調得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電.
(3)計算法求E、r：要測出不少于6組I、U數據，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數據中，第1式和第4式為一組、第2式和第5式為一組、第3式和第6式為一組，分別解出E、r值再求平均值.
考點 1 實驗原理與操作
【典題1】(2024 年北京卷)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子
制作了水果電池，并用數字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測
量水果電池的電動勢 E 和內阻 r，實驗電路如圖甲所示.連接電路
后，閉合開關 S，多次調節電阻箱的阻值 R，記錄電壓表的讀數U，
繪出圖像，如圖乙所示，可得：該電池的電動勢 E＝________V，
內阻 r＝________kΩ.(結果保留兩位有效數字)
甲
乙
答案：1.0 3.3
考點 2 數據處理與誤差分析
【典題2】在“測電池的電動勢和內電阻”的實驗中，具有如
下器材：待測干電池 E 一節，電壓表 V，電流表 A，滑動變阻器
R1(0～10 Ω)，滑動變阻器 R2(0～200 Ω)，開關 S，導線若干.(結果
均保留 2 位小數)
甲
乙
丙
(1)為方便實驗調節且能較準確地進行測量，滑動變阻器應選
用___________(填“R1”或“R2”).
(2)實驗所用電路如圖甲所示，請用筆畫線代替導線在圖乙
中完成實物連接圖，要求保證開關在閉合前滑動變阻器的滑片
處于正確的位置.
(3)該同學由實驗數據得到圖丙中的圖像 b，根據圖像 b 求得
電源電動勢 E＝______V，內電阻 r＝________Ω.
(4)圖丙中 a 圖線是某電阻 R 的伏安特性曲線，則兩條圖線 a、
b 的交點的橫、縱坐標分別表示_____________________________
______________________，該同學將該電阻 R 與本實驗中的所用
的電池連成一閉合電路，此時電阻 R 消耗的電功率是________W.
(5)假如本實驗中所使用的電壓表的內阻很大(可視為理想電
壓表)，而電流表具有一定的內阻(不可忽略)，則根據本實驗原理
圖所測得的電源電動勢值將_________，內電阻值將________(填
“偏大”“偏小”或“不變”).
答案：(1)R1 (2)如圖所示.
(3)1.45
0.85
(4)將該電阻 R 與電源連成閉合電路時，通過
電阻 R 的電流和它兩端的電壓 0.63 (5)不變 不變
實驗方法 安阻法 伏阻法
實驗電路
安阻法和伏阻法測電源電動勢和內阻.
(續表)
(續表)
考向 1 安阻法
【典題 3】(2023 年廣東珠海三模)電學實驗中可將電源 E1
與電源 E2 及靈敏電流計 G 連成如圖甲所示電路，若靈敏電流
計 G 的示數為 0，說明此時兩電源的電動勢相等.根據這一原理，
某同學設計了如圖乙所示電路來測量某電源 C 的電動勢，其中 A
為工作電源(內阻不計)，B 為電動勢(為 E )恒定的標準電源，R1、
R2 為電阻箱，R3 為滑動變阻器，G 為靈敏電流計，S1、S3 為單刀
單擲開關，S2 為單刀雙擲開關，實驗過程如下：
甲
乙
①實驗開始之前，將 R1 和 R2 的阻值限定在 1000 Ω到 3000 Ω
之間；
②將 S2 置于“1”處，閉合開關 S1、S3，通過調節 R1、R2、
R3，使靈敏電流計 G 的示數為 0，記錄此時的 R1 與 R2 的阻值，分
別為 a、b；
③將開關 S2 置于“2”處，保持通過 R1、R2 的電流不變，重
復上述操作，使靈敏電流計 G 的示數為 0，記錄此時的 R1 與 R2
的阻值，分別為 c、d.
根據上述實驗過程回答問題.
(1)實驗步驟①中，為保護靈敏電流計，開始時滑動變阻器觸
頭應處在最________(填“左”或“右”)端.
(2)在步驟③中，為保持實驗過程中流過 R1 與 R2 的電流不變，
則 a＋b________(填“＞”“<”或“＝”)c＋d.
(3)待測電源 C 的電動勢為_____________(用 a、b、c、d、E
中必要的符號表示).
(4)若工作電源 A 的內阻不可忽略，則待測電源 C 的電動勢測
量值相比于上述方案結果_________(填“偏大”“偏小”或“不
變”).
解析：(1)由題圖乙所示電路圖可知，滑動變阻器采用限流接
法，為保護靈敏電流計，開始時滑動變阻器觸頭應處在最左端.
(2)改用待測電源替換標準電源的位置，其前提條件是工作電
源 A 所在電路電流 I 要保持不變，電源 A 的輸出電壓固定不變，
采取的措施是使 R1 與 R2 的阻值之和為某一固定阻值，使 R1′和 R2′
的阻值之和也為該固定阻值，即 a＋b＝c＋d.
考向 2 伏阻法
【典題 4】某同學用圖所示電路測量電池的電動勢和內阻
以及一個未知電阻 R1.
(1)請用筆畫線代替導線完成實物圖連接.
(2)將 S2 接到 a，閉合 S1，撥動電阻箱旋鈕，使電阻箱阻值
為11.0 Ω，此時電壓表讀數為 2.20 V.然后保持電阻箱示數不變，
將S2 切換到 b，閉合 S1，電壓表讀數如圖甲所示，則其讀數為
_________V，由此可算出電阻 R1 的阻值為_______Ω(結果保留 3
位有效數字).
甲
乙
(3)在完成上述操作后，該同學將 S2 切換到 a，閉合 S1，多次
調節電阻箱，讀出多組電阻箱的示數 R 和對應的電壓表示數 U，
動勢 E＝________V，電源內阻 r＝________Ω(結果保留 3 位有效
數字).
解析：(1)電源是兩節電池串聯，所以電壓表選 3 V 量程.
(2)題圖甲電壓表量程是 3 V，精確度為 0.1 V，故其讀數為
答案：(1)如圖所示.
(2)2.60 2.00 (3)2.86 1.29
思路導引
結合電路圖閉合電路歐姆定律的表達式，對照圖
像的縱橫坐標整理出縱坐標隨橫坐標變化的一次函數關系式，由
直線方程的斜率和截距的物理意義計算電動勢和內阻.

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