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(新高考)高考物理一轮复习课件第9章 实验十 测定电源的电动势和内阻(含解析)
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这是一份(新高考)高考物理一轮复习课件第9章 实验十 测定电源的电动势和内阻(含解析)，共56页。PPT课件主要包含了目标要求，内容索引，滑动变阻器，实验数据处理，电源电动势E，内阻r，答案见解析图a，答案见解析图c，答案见解析图，图10等内容，欢迎下载使用。
1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.2.掌握用图象处理实验数据的方法.3.掌握实物图连接的技巧.
NEIRONGSUOYIN
考点二 安阻法测电动势和内阻
考点三 伏阻法测电动势和内阻
考点一 伏安法测电源的电动势和内阻
1.实验原理闭合电路欧姆定律.2.实验器材电池、电压表、电流表、 、开关、导线、坐标纸和刻度尺.
3.实验步骤(1)电流表用 A的量程，电压表用 V的量程，按图1连接好电路.(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最 的一端.(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1).用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中.(4)断开开关，拆除电路，整理好器材.
(2)用作图法处理数据，如图2所示.①图线与纵轴交点为 ；②图线斜率的绝对值为 .
5.误差分析(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图象时描点不准确.(2)系统误差①若采用图3所示电路本实验的误差来源于电压表的分流，通过电流表的电流小于干路电流，由E＝U＋Ir得知，电动势E测
6.注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较 的旧电池.(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快.(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些.(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝| |确定.
例1 (2020·山东卷·14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；定值电阻R1(阻值2 Ω)；定值电阻R2(阻值5 Ω)；开关一个，导线若干.
(1)该小组按照图5甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_____.(单选，填正确答案标号) A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表内阻较小
解析 电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确.
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示.
请根据实验数据，回答以下问题：①图6中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像.
解析 根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示.
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为____(填“R1”或“R2”).
解析 由图像可知E＝1.55 V，U＝0时I＝0.59 A，故r′＝ ≈2.63 Ω，由于2 Ω
解析 先画出原理图，如图(b)，然后依据原理图将各仪器依次连接起来，如图(c).
例2 (2020·云南红河哈尼族彝族自治州统一检测)甲同学利用如图8甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，提供的器材有：A.干电池两节，每节电动势约为1.5 V，内阻未知B.直流电压表V1：量程3 V，内阻约为3 kΩC.直流电压表V2：量程15 V，内阻约为6 kΩD.直流电流表A：量程0.6 A，内阻RA＝2 ΩE.滑动变阻器F.导线和开关(1)为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选用____(选填“V1”或“V2”)；
解析 两节干电池的电动势约为3 V，为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选V1；
(2)某次实验部分数据如下表所示，其中一组数据读数如图乙所示，读出数据，完成下表.则：①处的读数为____________________ V；②处的读数为_____ A.
2.20(2.19～2.21均可)
解析 量程为3 V时，电压表的最小分度值为0.1 V，读数为2.20 V(2.19～2.21均可)量程为0.6 A时，电流表的最小分度值为0.02 A，读数为0.20 A；
(3)利用表格中的数据在图9中作出U－I图象；
解析 U－I图象如下：
(4)由图象可知，两节干电池总电动势E＝___________________ V，总内阻r＝___________________ Ω.(计算结果保留三位有效数字)
2.90(2.86～2.94均可)
1.50(1.46～1.57均可)
解析 根据闭合电路的欧姆定律有E＝U＋Ir整理得U＝－Ir＋E所以纵截距是电源电动势大小，斜率绝对值是电源内阻和电流表的内阻之和，由图计算可得E＝2.90 V(2.86～2.94均可)，r＝k－rA＝1.50 Ω(1.46～1.57均可)
1.实验室中准备了下列器材：待测干电池(电动势约1.5 V，内阻约1.0 Ω)；电流表G(满偏电流1.5 mA，内阻rg＝10 Ω)；电流表A(量程0～0.6 A，内阻约0.10 Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值100 Ω)；定值电阻R3＝990 Ω，开关S和导线若干.
(1)某同学选用上述器材(滑动变阻器只选用了一个)测定一节干电池的电动势和内阻.为了能较为准确地进行测量和操作方便，实验中选用的滑动变阻器应是____.(填代号)
解析 为了易于调节、准确测量，采用限流接法，滑动变阻器最大阻值选20 Ω的即可，即选择R1.
(2)请在如图10甲所示虚线框中画出该同学的实验电路图.
解析 由于没有电压表，所以需要用电流表改装，电流表G的内阻是确定的，所以用G和定值电阻R3串联，改装成电压表，电流表A内接，如图所示.
(3)如图乙为该同学根据实验数据作出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由该图线可得，被测干电池的电动势E＝_______________ V，内阻r＝_______________ Ω.
1.47(1.46～1.48)
0.75(0.73～0.77)
解析 因为UR＝I1(R3＋Rg)＝1 000I1(mV)＝1×I1(V)，故可将I1－I2图转化为纵轴同数值的U－I2图象，将图线延长交纵轴于(0,1.47)，则E＝1.47 V，斜率绝对值表示内阻r＝0.75 Ω.
1.实验原理闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，电路图如图11所示.2.实验器材电池、 、 、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3.数据处理
(2)图象法：由E＝I(R＋r)可得
4.误差分析(1)误差来源：电流表有内阻，导致内阻测量不准确；(2)结论：E测＝E真，r测＞r真(r测＝r真＋rA).
例3 (2018·江苏卷·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图13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___________；________________.
解析 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)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的 数据见下表：
根据表中数据，在图14的方格纸上作出R－ 关系图像.由图像可计算出该干电池的电动势为_____________________V；内阻为__________________Ω.
1.2(1.0～1.4都算对)
解析 根据闭合电路欧姆定律，得E＝I(R＋r)
描点连线后图像如图所示.
根据图像可知r＝1.2 Ω.图像的斜率为电动势E，
(3)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100 mV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0.33 A时，电压表的指针位置如图15所示，则该干电池的电动势应为______________________________V，内阻应为_______________________________Ω.
1.34[结果与(2)问第一个空格一致]
1.0[结果比(2)问第二个
解析 根据欧姆定律，得电流表的内阻
该干电池的内阻应为r′＝r－rA＝1.0 Ω
2.利用如图16(a)所示电路，可以测定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 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻R1(阻值为3.0 Ω)，电流表 (量程为200 mA，内阻为RA＝6.0 Ω)，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；
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表示电源的电动势和内阻，则 与R的关系式为_________________.
(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0 Ω时，电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表.答：①______，②_____.
解析 电流表每小格表示4 mA，因此电流表读数是0.110 A，倒数是9.09 A－1.
(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝__________________ A－1Ω－1，截距b＝________________ A－1.
1.0(0.96～1.04均可)
6.0(5.9～6.1均可)
解析 根据坐标纸上给出的点，画出一条直线，得出斜率k＝1.0，截距b＝6.0 A－1.
(4)根据图线求得电源电动势E＝________________ V，内阻r＝________________ Ω.
3.0(2.7～3.3均可)
2.实验器材电池、 、 、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3.数据处理
解方程组可求得E和r.
4.误差分析(1)误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；(2)结论：E测＜E真，r测＜r真.
例4 某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻，在操作台上准备了如下实验器材：A.待测锂电池(电动势E约为3.7 V，内阻r未知)B.电压表V1(量程0～3 V，内阻约为几千欧)C.电流表A(量程0.6 A，内阻RA＝2.0 Ω)D.电阻箱R1(0～99.9 Ω)E.滑动变阻器R2(最大阻值为10 Ω)F.定值电阻R0(阻值约为5 Ω)G.开关S一个，导线若干
(1)在实验操作过程中，该小组成员设计了如图19甲所示电路.多次改变电阻箱R1的阻值R，读出电压U，根据测得的数据作出 图象，如图乙所示，则电源电动势E＝________ V.
(2)为了测定锂电池的内阻需测出电阻R0的阻值，小组成员设计了如图丙所示的电路，请在图丁中连接对应的实物图.实验过程中，某次测量电流表示数为0.40 A时，电压表示数如图戊所示，由此可求得R0＝____ Ω；结合图乙可求得电池内阻r＝____ Ω.(以上两空结果均保留两位有效数字)
3.(2019·安徽合肥市第二次质检)为了同时测量一电源的电动势E和内阻r，以及未知阻值的电阻Rx，某同学设计了一电路.实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干.(1)为实现上述目的，请完善图20甲实物图连接；
解析 通过开关S2控制电路中的电阻Rx是否接入电路，电路原理图如图甲所示：
故实物连线图如图乙所示：
(2)该同学实验的主要步骤有：①闭合S1、S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数；②保持S1闭合，断开S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数；③根据记录的数据，作出两条 图线如图乙所示.由图线可得电动势E＝____，内阻r＝____，Rx＝______.(用图中a、b、c表示)
1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.2.掌握用图象处理实验数据的方法.3.掌握实物图连接的技巧.
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考点二 安阻法测电动势和内阻
考点三 伏阻法测电动势和内阻
考点一 伏安法测电源的电动势和内阻
1.实验原理闭合电路欧姆定律.2.实验器材电池、电压表、电流表、 、开关、导线、坐标纸和刻度尺.
3.实验步骤(1)电流表用 A的量程，电压表用 V的量程，按图1连接好电路.(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最 的一端.(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1).用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中.(4)断开开关，拆除电路，整理好器材.
(2)用作图法处理数据，如图2所示.①图线与纵轴交点为 ；②图线斜率的绝对值为 .
5.误差分析(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图象时描点不准确.(2)系统误差①若采用图3所示电路本实验的误差来源于电压表的分流，通过电流表的电流小于干路电流，由E＝U＋Ir得知，电动势E测
6.注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较 的旧电池.(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快.(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些.(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝| |确定.
例1 (2020·山东卷·14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；定值电阻R1(阻值2 Ω)；定值电阻R2(阻值5 Ω)；开关一个，导线若干.
(1)该小组按照图5甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_____.(单选，填正确答案标号) A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表内阻较小
解析 电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确.
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示.
请根据实验数据，回答以下问题：①图6中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像.
解析 根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示.
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为____(填“R1”或“R2”).
解析 由图像可知E＝1.55 V，U＝0时I＝0.59 A，故r′＝ ≈2.63 Ω，由于2 Ω
解析 先画出原理图，如图(b)，然后依据原理图将各仪器依次连接起来，如图(c).
例2 (2020·云南红河哈尼族彝族自治州统一检测)甲同学利用如图8甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，提供的器材有：A.干电池两节，每节电动势约为1.5 V，内阻未知B.直流电压表V1：量程3 V，内阻约为3 kΩC.直流电压表V2：量程15 V，内阻约为6 kΩD.直流电流表A：量程0.6 A，内阻RA＝2 ΩE.滑动变阻器F.导线和开关(1)为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选用____(选填“V1”或“V2”)；
解析 两节干电池的电动势约为3 V，为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选V1；
(2)某次实验部分数据如下表所示，其中一组数据读数如图乙所示，读出数据，完成下表.则：①处的读数为____________________ V；②处的读数为_____ A.
2.20(2.19～2.21均可)
解析 量程为3 V时，电压表的最小分度值为0.1 V，读数为2.20 V(2.19～2.21均可)量程为0.6 A时，电流表的最小分度值为0.02 A，读数为0.20 A；
(3)利用表格中的数据在图9中作出U－I图象；
解析 U－I图象如下：
(4)由图象可知，两节干电池总电动势E＝___________________ V，总内阻r＝___________________ Ω.(计算结果保留三位有效数字)
2.90(2.86～2.94均可)
1.50(1.46～1.57均可)
解析 根据闭合电路的欧姆定律有E＝U＋Ir整理得U＝－Ir＋E所以纵截距是电源电动势大小，斜率绝对值是电源内阻和电流表的内阻之和，由图计算可得E＝2.90 V(2.86～2.94均可)，r＝k－rA＝1.50 Ω(1.46～1.57均可)
1.实验室中准备了下列器材：待测干电池(电动势约1.5 V，内阻约1.0 Ω)；电流表G(满偏电流1.5 mA，内阻rg＝10 Ω)；电流表A(量程0～0.6 A，内阻约0.10 Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值100 Ω)；定值电阻R3＝990 Ω，开关S和导线若干.
(1)某同学选用上述器材(滑动变阻器只选用了一个)测定一节干电池的电动势和内阻.为了能较为准确地进行测量和操作方便，实验中选用的滑动变阻器应是____.(填代号)
解析 为了易于调节、准确测量，采用限流接法，滑动变阻器最大阻值选20 Ω的即可，即选择R1.
(2)请在如图10甲所示虚线框中画出该同学的实验电路图.
解析 由于没有电压表，所以需要用电流表改装，电流表G的内阻是确定的，所以用G和定值电阻R3串联，改装成电压表，电流表A内接，如图所示.
(3)如图乙为该同学根据实验数据作出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由该图线可得，被测干电池的电动势E＝_______________ V，内阻r＝_______________ Ω.
1.47(1.46～1.48)
0.75(0.73～0.77)
解析 因为UR＝I1(R3＋Rg)＝1 000I1(mV)＝1×I1(V)，故可将I1－I2图转化为纵轴同数值的U－I2图象，将图线延长交纵轴于(0,1.47)，则E＝1.47 V，斜率绝对值表示内阻r＝0.75 Ω.
1.实验原理闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，电路图如图11所示.2.实验器材电池、 、 、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3.数据处理
(2)图象法：由E＝I(R＋r)可得
4.误差分析(1)误差来源：电流表有内阻，导致内阻测量不准确；(2)结论：E测＝E真，r测＞r真(r测＝r真＋rA).
例3 (2018·江苏卷·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图13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___________；________________.
解析 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)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的 数据见下表：
根据表中数据，在图14的方格纸上作出R－ 关系图像.由图像可计算出该干电池的电动势为_____________________V；内阻为__________________Ω.
1.2(1.0～1.4都算对)
解析 根据闭合电路欧姆定律，得E＝I(R＋r)
描点连线后图像如图所示.
根据图像可知r＝1.2 Ω.图像的斜率为电动势E，
(3)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100 mV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0.33 A时，电压表的指针位置如图15所示，则该干电池的电动势应为______________________________V，内阻应为_______________________________Ω.
1.34[结果与(2)问第一个空格一致]
1.0[结果比(2)问第二个
解析 根据欧姆定律，得电流表的内阻
该干电池的内阻应为r′＝r－rA＝1.0 Ω
2.利用如图16(a)所示电路，可以测定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 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻R1(阻值为3.0 Ω)，电流表 (量程为200 mA，内阻为RA＝6.0 Ω)，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；
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表示电源的电动势和内阻，则 与R的关系式为_________________.
(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0 Ω时，电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表.答：①______，②_____.
解析 电流表每小格表示4 mA，因此电流表读数是0.110 A，倒数是9.09 A－1.
(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝__________________ A－1Ω－1，截距b＝________________ A－1.
1.0(0.96～1.04均可)
6.0(5.9～6.1均可)
解析 根据坐标纸上给出的点，画出一条直线，得出斜率k＝1.0，截距b＝6.0 A－1.
(4)根据图线求得电源电动势E＝________________ V，内阻r＝________________ Ω.
3.0(2.7～3.3均可)
2.实验器材电池、 、 、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3.数据处理
解方程组可求得E和r.
4.误差分析(1)误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；(2)结论：E测＜E真，r测＜r真.
例4 某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻，在操作台上准备了如下实验器材：A.待测锂电池(电动势E约为3.7 V，内阻r未知)B.电压表V1(量程0～3 V，内阻约为几千欧)C.电流表A(量程0.6 A，内阻RA＝2.0 Ω)D.电阻箱R1(0～99.9 Ω)E.滑动变阻器R2(最大阻值为10 Ω)F.定值电阻R0(阻值约为5 Ω)G.开关S一个，导线若干
(1)在实验操作过程中，该小组成员设计了如图19甲所示电路.多次改变电阻箱R1的阻值R，读出电压U，根据测得的数据作出 图象，如图乙所示，则电源电动势E＝________ V.
(2)为了测定锂电池的内阻需测出电阻R0的阻值，小组成员设计了如图丙所示的电路，请在图丁中连接对应的实物图.实验过程中，某次测量电流表示数为0.40 A时，电压表示数如图戊所示，由此可求得R0＝____ Ω；结合图乙可求得电池内阻r＝____ Ω.(以上两空结果均保留两位有效数字)
3.(2019·安徽合肥市第二次质检)为了同时测量一电源的电动势E和内阻r，以及未知阻值的电阻Rx，某同学设计了一电路.实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干.(1)为实现上述目的，请完善图20甲实物图连接；
解析 通过开关S2控制电路中的电阻Rx是否接入电路，电路原理图如图甲所示：
故实物连线图如图乙所示：
(2)该同学实验的主要步骤有：①闭合S1、S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数；②保持S1闭合，断开S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数；③根据记录的数据，作出两条 图线如图乙所示.由图线可得电动势E＝____，内阻r＝____，Rx＝______.(用图中a、b、c表示)
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