测电源电动势和内阻学案#精选

电学实验专题电学实验专题( (四四) ) ------------《测电源电动势和内阻》的方法《测电源电动势和内阻》的方法 一、近六年全国新课标高考物理实验考点分析一、近六年全国新课标高考物理实验考点分析 通过对 5 年全国卷的试卷分析，电学实验题是高频考点，主要有“测电阻” 、 “测电源电动势 和内阻” 、 “电表的改装”等等。 关于电源电动势和内阻的测量的方法的一些常用测量方法归类分析： 二、常用测量方法二、常用测量方法 1 1．利用电流表和电压表来测量．利用电流表和电压表来测量 电路图：有两种连接方式，如图 1 所示电流表内接法和如图 2 所示的电流表外接法。 I 2U1  I 1 U 2E  E U 1  I 1r I 2  I 1 E U 2  I 2r U U 2r 1 I 2  I 1 原理：原理：闭合电路欧姆定律E U  Ir，改变外 电阻 R，就能测得 U、I 的数据，利用两组数据代入公式可求得 E、r 的数值，但误差较大，通常 利用多组数据作出 U—I 图象来求解。 误差：误差：利用如图 1 所示的电路测量时，r 测  r 真 E 测  E 真 ；利用如图 2 所示的电路测量时， r 测  r 真 E 测  E 真 。 变式一：没有电压表，利用小量程的电流表和定值电阻改装成电压表。变式一：没有电压表，利用小量程的电流表和定值电阻改装成电压表。 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中， 备有下列器材： 干电池 （电动势 E 约为 1． 5V， 内电阻 r 约为 1． 0Ω） ； 电流表 G （满偏电流 3． 0mA， 内阻 Rg=10Ω） ； 电流表 A （量程 0～0． 6A， 内阻约为 0．5Ω） ；滑动变阻器R（0～20Ω，10A） ；滑动变阻器R‘ （0～100Ω，1A） ；定值电阻 R3=990Ω；开关和导线若干。 （1）为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是 _________。 （填写数字代号） （2）请画出实验原理图。 word.word. 解析：解析：由闭合电路欧姆定律E U  Ir可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，但题目中 只给出两个电流表且其中一个电流表 G 的内阻已知， 可以把内阻已知的电流表和定值电阻 R3 串联 改装成一个电压表。为了减少误差，滑动变阻器应选 R，设计实验原理图如图 4 所示。 分别测两组电流表 G 和 A 的读数，则有： 可得：， 此方法能准确地测量出电源的电动势和内阻，无系统误差。此方法能准确地测量出电源的电动势和内阻，无系统误差。 变式二：没有电压表，利用已知内阻的电流表代替电压表来测电压。变式二：没有电压表，利用已知内阻的电流表代替电压表来测电压。 用一块内阻已知的电流表和一块内阻未知的电流表可以测量内阻较大的电源的电动势和内电 阻，其电路原理图如图 5 所示。设 A1的内电阻为 R0，假设两电流表的总量程略大于所在回路的 电流，若 S1闭合，S2断开时，电流表 A1的示数为 I1，则有： ， 若 S1闭合，S2闭合时，电流表的示数为 E  I 1R0 (I 1  I 2 )r， 和，则有： 联立以上两式可得电源的电动势和内电阻分别为：， 此方法亦能准确地测量出电源的电动势和内阻，无系统误差。此方法亦能准确地测量出电源的电动势和内阻，无系统误差。 2 2．利用一只电流表和电阻箱来测量．利用一只电流表和电阻箱来测量 电路图：如图 6 所示。 E  I 1R1  I 1r E  I 2 R 2  I 2r 1 1/ A I E  (R 2 R 1)I1I2 I 1 I 2 r  I 2 R 2  I 1R1 I 1  I 2 R / 原理：原理：由闭合电路欧姆定律E  I(Rr)。改变电阻箱的阻值 R 就能得到 R、I 数据，利用两 组数据就能求得 E、r，或利用多组数据作图象来求解。 word.word. 误差：误差：真r 测  r 真 E 测  E 真 3 3．利用一只电压表和电阻箱来测量．利用一只电压表和电阻箱来测量 电路图：如图 7 所示。 U(R  R 1)U1U2E 2E U 1 1r U 1R2 U 2R1 R 1 U(U U 1)R1R2E U 2 2rr 2 R 2 U 1R2 U 2R1 原理：原理：由闭合电路欧姆定律 1 /V1 U 图 7 1 / 1 R 。改变电阻箱的阻值R 就能得到 R、U 数据，利用两 组数据就能求得 E、r。但误差较大，通常利用多组数据作出 U—I 图象来求解。 误差：误差：r 测  r 真 E 测  E 真 三、练习巩固三、练习巩固 (1)(1)、常用测量方法归纳、常用测量方法归纳( (填写下表填写下表) ) 方法伏安法 画出 电路 伏阻法安阻法 原理 表达式 r 测 ___ r 真 误差 E 测 ___ E 真 r 测 ___ r 真 E 测 ___ E 真 r 测 ___ r 真 E 测 ___ E 真 r 测 ___ r 真 E 测 ___ E 真 (2)(2)、高考题分析、高考题分析 (2013 全国卷Ⅰ)23.（8 分）某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和 电阻“1K”挡内部电路的总电阻。使用的器材有： 多用电表； 电压表：里程 5V，内阻十几千欧; 滑动变阻器：最大阻值 5kΩ 导线若干。 word.word. 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“1K”挡，再将红表笔和黑表笔，调零点 (2)将图(a)中多用电表的红表笔和（填“1”或“2）端相连，黑表笔连接另一端。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多角电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如 图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V 。 (4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为 12.0kΩ和 4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为_____________kΩ。 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电 流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可 得，此多用电表内电池的电动势为_____V，电阻“1K”挡内部电路的总电 阻为____________kΩ。 请分析：请分析：这道题你觉得应该是在上面的哪种原理方法上来命题的？ (2014 全国卷Ⅰ)23.(9 分)利用如图（a）所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器 材有： 待测电源，电阻箱 R（最大阻值999.9） ，电阻 R0（阻值为3.0） ，电阻 R1（阻值为3.0） ，电 流表 ○A（量程为299mA，内阻为RA 6.0） ，开关 S。 实验步骤如下： ① 将电阻箱阻值调到最大，闭合开关 S； ② 多次调节电阻箱，记下电流表的示数 I 和电 阻箱相应的阻值 R； ③ 以为纵坐标，R为横坐标，作 R图线（用直线拟合） ； ④ 求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b。 回答下列问题： （1）分别用 E 和 r 表示电源的电动势