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(共37張PPT)
實(shí)驗(yàn)九　測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻
1.實(shí)驗(yàn)原理
閉合電路歐姆定律.
2.實(shí)驗(yàn)器材
電池（被測電源）、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、刻度尺、鉛筆等.
3.實(shí)驗(yàn)步驟
（1）電流表用0~0.6 A量程，電壓表用0~3 V量程，按圖連接好電路.
（2）把變阻器的滑片移動(dòng)到使阻值最大的一端.
（3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)（I1，U1）.用同樣方法測量出多組I、U值，填入表格中.
（4）斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材.
5.注意事項(xiàng)
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，電流不能過大，通電時(shí)間不能太長，以免對E與r產(chǎn)生較大影響.
（2）畫U-I圖線時(shí)，由于偶然誤差，描出的點(diǎn)不在一條直線上，應(yīng)使圖線通過盡可能多的點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去.
命題一　課標(biāo)教材原型實(shí)驗(yàn)　［基礎(chǔ)考查］
1.內(nèi)接法誤差：如圖甲所示，在理論上E=U+（IV+IA）r，其中U是電源外電壓.但實(shí)驗(yàn)中忽略了IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大.
結(jié)論：①當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí)，IV=0，
IA=I短，短路電流的測量值等于真實(shí)值.
②E測甲　
乙　
2.外接法誤差：若采用如圖甲所示的電路，IA為電源總電流，理論上有E=U+UA+IAr，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大，當(dāng)電流為零時(shí)，UA=0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E.
結(jié)論：①E為真實(shí)值.
②I短測甲　
　 乙　　
例1　（2024年甘肅卷）精確測量干電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響.可用器材有：電壓表（量程0~1.5 V，內(nèi)阻約為1.5 kΩ）、電流表（量程0~0.6 A）、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干.某小組開展了以下實(shí)驗(yàn).
（1）考慮電流表內(nèi)阻影響
①用圖甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻.從
圖乙電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)
阻RA=　　　　Ω（保留2位有效數(shù)字）.
1.0
②用圖丙所示電路測量干電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻.電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示.則干電池電動(dòng)勢E=U+
　　　　（用I、r和RA表示）.
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測得多組電表讀數(shù)，作出圖丁所示的U-I圖像.則待測干電池電動(dòng)勢E=　　　　V（保留3位有效數(shù)字）、內(nèi)阻r=　　　　Ω（保留1位小數(shù)）.
I（r+RA）
1.40
　1.0　
（2）考慮電壓表內(nèi)阻影響，該小組也嘗試用圖戊所示電路測量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無法完成.原因是 .
A.電路設(shè)計(jì)會(huì)損壞儀器
B.滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤
C.電壓太大無法讀數(shù)
D.電流太小無法讀數(shù)
D
變式1　（2024年惠州調(diào)研）把銅片和鋅片相隔1 cm插入一個(gè)蘋果中，就可以制成一個(gè)水果電池.小明同學(xué)用水果電池給一個(gè)規(guī)格為“2.5 V，0.5 A”的小燈泡供電，發(fā)現(xiàn)雖然逐漸增加水果電池串聯(lián)的數(shù)量，但小燈泡依舊幾乎不發(fā)光.于是小明利用如下器材測量水果電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，探究小燈泡不發(fā)光的原因.
A.一個(gè)水果電池
B.電流表A（0~0.6 mA，內(nèi)阻250 Ω）
C.電壓表V（0~3 V，內(nèi)阻約3 kΩ）
D.滑動(dòng)變阻器R（最大阻值2 000 Ω）
E.開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干
（1）小明利用電流表和電壓表更準(zhǔn)確地測量“蘋果電池”的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖中的　　　　（填“甲”或“乙”）.
（2）選擇正確的電路后由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U-I圖像如圖丙所示，由圖像可求得電源電動(dòng)勢為　　　V，內(nèi)電阻為　　　Ω.（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）根據(jù)（2）中測量的結(jié)果可知，小燈泡幾乎不發(fā)光的原因是　　　　　　 　　　　　.
甲
乙
丙
乙
1.00
　750
　水果電池內(nèi)阻太大，輸出電壓大小
命題二　拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)　［創(chuàng)新考查］
測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻還可以采用以下幾種方法
方法 安阻法 伏阻法 伏伏法
電路圖

原理 E=I（R+r）
誤差 E測=E真，
r測>r真 E測r測例2　（2023年湖北卷）某實(shí)驗(yàn)小組為測量干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，所用器材如下：
電壓表（量程0~3 V，內(nèi)阻很大）；
電流表（量程0~0.6 A）；
電阻箱（阻值0~999.9 Ω）；
干電池一節(jié)、開關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干.
（1）根據(jù)圖甲，完成圖乙中的實(shí)物圖連線.
圖見解析
（2）調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值，閉合開關(guān).逐次改變電阻箱的電阻，記錄其阻值R、相應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U.根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U-I圖像如圖丙所示，則干電池的電動(dòng)勢為　　　　V（保留3位有效數(shù)字）、內(nèi)阻為　　　　Ω（保留2位有效數(shù)字）.
丙
1.58　
0.63　
丁
2.5
偏小
變式2　（2024年遼寧卷）某探究小組要測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.可利用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻（阻值為R0）、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干.他們設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖.
（1）實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將電阻絲拉直固定，按照圖甲連接
電路，金屬夾置于電阻絲的
　　　　（填“A”或“B”）端；
②閉合開關(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，斷開開關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；
A


知識鞏固練
1.隨著智能手機(jī)的廣泛應(yīng)用，充電寶成為手機(jī)及時(shí)充電的一種重要選擇.某學(xué)習(xí)小組為了測量一充電寶的電動(dòng)勢和內(nèi)阻（充電寶的電動(dòng)勢約為5 V，內(nèi)阻很小，最大放電電流為2 A）進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
（本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P412~413）
（1）為了盡可能準(zhǔn)確地測出充電寶的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，使用的實(shí)驗(yàn)器材有：數(shù)字式多用電表（可視為理想電壓表）、滑動(dòng)變阻器（最大阻值足夠大）、電流表、導(dǎo)線、開關(guān)等.實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，已知定值電阻R0=3 Ω，請根據(jù)電路圖在圖乙中完成實(shí)物連線.
如圖
（2）連接好電路后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄數(shù)字電壓表和電流表的讀數(shù).作出U-I圖像，如圖丙所示.由圖像求得充電寶的電動(dòng)勢E=
　　　V，內(nèi)阻r=　　　Ω.（結(jié)果均保
留2位有效數(shù)字）
（3）若實(shí)驗(yàn)室中沒有數(shù)字式多用電表，上述電
路只能用普通電壓表做實(shí)驗(yàn)，這樣會(huì)使內(nèi)阻的測量值　　　（填“偏大”“偏小”或“無偏差”）.
5.0
0.13
偏小
2.（2024年揭陽模擬）為了測定某電池的電動(dòng)勢（約為10 V）和內(nèi)阻（小于5 Ω），一個(gè)量程為5 V的電壓表與電阻箱串聯(lián)，將其量程擴(kuò)大為15 V，然后用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大電阻，該實(shí)驗(yàn)的操作過程如下：
（1）擴(kuò)大電壓表的量程，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示.
①把滑動(dòng)變阻器的滑片移至
　　　　（填“a”或“b”）端，把電
阻箱的阻值調(diào)到零，閉合開關(guān).
b
②移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為4.8 V，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，把電阻箱的阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表的示數(shù)為　　V，若此時(shí)電阻箱的示數(shù)為R0，則改裝后電壓表的內(nèi)阻為　　 （結(jié)果用R0表示）.
（2）用該擴(kuò)大了量程的電壓表（電壓表的表盤沒變）測電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，記錄多組電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I，并作出U-I圖線如圖丙所示，可知電池的電動(dòng)勢為　　　　V，內(nèi)阻為
　　　　Ω.
1.6
1.5R0
9.6
3.0
綜合提升練
3.（2024年仲元中學(xué)檢測）某學(xué)習(xí)小組用水果和兩種金屬電極做了一個(gè)“水果電池”，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
（1）按圖甲所示電路圖，測量水果電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.使用的實(shí)驗(yàn)器材有：數(shù)字式多用電表（其中電壓表可視為理想電壓表）、滑動(dòng)變阻器、電流表、導(dǎo)線、開關(guān)等.請根據(jù)電路圖在如圖乙中完成實(shí)物連線.
如圖
（2）連接好電路后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄數(shù)字電壓表和電流表的示數(shù).作出U-I圖像，如圖丙中曲線所示.由圖像求得水果電池的電動(dòng)勢E=　　　V，內(nèi)阻r=　　　kΩ（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）.
（3）該同學(xué)用三個(gè)一樣的水果電池串聯(lián)形成一個(gè)電池組，能使某發(fā)光二極管（LED）正常發(fā)光，LED的I-U圖像如圖丁中曲線所示，則LED正常發(fā)光時(shí)的電壓U=　 　V（保留3位有效數(shù)字）.
0.97
0.75
2.06　
（4）在（3）中，LED正常發(fā)光時(shí)，該同學(xué)用普通電壓表（內(nèi)阻約為2 kΩ）測量二極管兩端電壓，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)小于LED正常發(fā)光時(shí)的電壓且LED熄滅，造成電壓減小的原因可能是 .
電壓表內(nèi)阻較小
4.某實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備用銅片和鋅片作為2個(gè)電極插入蘋果制成水果電池，探究電極間距、電極插入深度對水果電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的影響.實(shí)驗(yàn)小組在市場上購買了品種、大小和成熟程度幾乎相同的蘋果，小組成員設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案測量蘋果電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，電路原理如圖甲所示.實(shí)驗(yàn)室可提供器材如下：
電壓表V（0~3 V，內(nèi)阻約3 kΩ；0~15 V，內(nèi)阻約15 kΩ）；
電流表A（0~0.6 A，內(nèi)阻約0.125 Ω；0~3 A，內(nèi)阻約0.025 Ω）；
微安表G（量程200 μA，內(nèi)阻約1 000 Ω）；
滑動(dòng)變阻器（額定電流2 A，最大阻值100 Ω），電阻箱（最大阻值99 999 Ω），開關(guān)、導(dǎo)線若干.
ABD


（3）改變電極間距、電極插入深度重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測得數(shù)據(jù)如表所示.
（4）分析以上數(shù)據(jù)可知電極插入越深入，水果電池內(nèi)阻越　　　　，電極間距越大，水果電池內(nèi)阻越　　　　.
序號 電極插入深度h/cm 電極間距d/cm 電動(dòng)勢E/V 內(nèi)阻r/Ω
1 4 2 1.016 5 981
2 4 4 1.056 9 508
3 2 2 1.083 11 073
小
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