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1、电学实验专题 (四)- 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1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 2U1I1U 2EU1I1rEI 2I1EU 2I 2 rU 1U 2rI1I 2原理： 闭合电路欧姆定律 EUIr ，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
2、较大，通常利用多组数据作出 UI 图象来求解。误差：利用如图 1 所示的电路测量时，r测rE测 E真；利用如图 2 所示的电路测量时，真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。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 15V ，内电阻 r 约为 10）；电流表 G（满偏电流 30mA ，内阻 Rg=10）；电流表 A（量程 0 06A ，内阻约为 05）；滑动变阻器 R（ 0 20， 10A）；滑动变阻器 R（0100， 1A）；定值电阻R3=990；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，
3、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.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。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
4、图 5 所示。设 A 1 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 A 1 的示数为 I 1，则有：，若S12和，则有：闭合， S 闭合时，电流表的示数为EI1R0 (I 1I 2 ) r ，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。2利用一只电流表和电阻箱来测量电路图：如图6 所示。1/A1IE I1R1I 1rE( R2R1)I1I2I1I 2E I2R2I 2rrI 2R2I1R1I 1I 2R /原理：由闭合电路欧姆定律 EI (R r ) 。改变电阻箱的阻值R 就能得到
5、 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.误差：真 r测r真E测E真3利用一只电压表和电阻箱来测量电路图：如图 7 所示。1/V1U 1( R2R1)U1U 2UE U 1rE图 7R1U1 R2 U 2R1E U 2U 2 rr(U 2U 1)R1R21 /1R2U 1R2U 2R1R原理：由闭合电路欧姆定律。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UI 图象来求解。误差： r测r真E测 E真三、练习巩固(1) 、常用测量方法归纳 ( 填写下表 )方法伏安法伏阻法安阻法画出电路原理表达式r
6、测 _ r真r测 _ r真r测 _ r真r测 _ r真误差E测 _ E真E测 _ E真E测 _ E真E测 _ E真(2) 、高考题分析(2013 全国卷 )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5k导线若干。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
7、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k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12.0k和 4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为_k。(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 _k。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 )23.(9 分)利用如图（ a）所示电路，可以测量电源的电
8、动势和内阻，所用的实验器材有：），电阻 R0（阻值为），电阻1 （阻值为），电待测电源，电阻箱 R（最大阻值 999.93.03.0R流表 A（量程为 299mA ，内阻为 RA6.0），开关 S。实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；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；以 1 为纵坐标， R 为横坐标，作1R 图线（用直线拟合）；II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1I与 R 的关系式为 _。word.（ 2）实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻 R 3.0 时电流表的示数如图（
9、 b）所示，读出数据，完成下表。答： _， _。R1.02.03.04.05.06.07.0/I /A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I 1/A16.998.0010.011.011.913.0（ 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 =A1 1，截距 b=A 1 。（ 4）根据图线求得电源电动势E = V ，内阻 r =。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？(3) 、模拟题练习1、现有一种特殊的电池，它的电动势 E 约为 9V ，内阻 r 约为 40，已知该电池允许输出的最大电流为 50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R 为电阻箱，阻值范围09999， R0 是定值电阻，可防止操作不当损坏电池，起保护电路的作用。（ 1）实验室备有的定值电阻R0 有以下几种规格：A10 2.5 WB100 1.0 WC 200 1.0 WD2000 5.0 W本实验应选哪一种规格？答 _。10.7U /V-1KR00.60.5ER0.4V0.3r10.2-2 -1/100.1R0 R甲024681012
