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高中物理测电源电动势和内阻实验报告篇一：高中物理测定电源电动势和内阻总结测定电源电动势和内阻1. 实验原理本实验的原理是闭合电路欧姆定律．1) 具体方法a) 利用实验图10-1所示电路，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝E－Ir，可得：U1?E?I1r，U2?E?I2r，解之得：I1U2?I2U1?E??I1?I2??r?U2?U1?I1?I2b) 利用如实验图10-1所示的电路，通过改变R的阻值，多测几组U、I的值，并且变化范围昼大些，然后用描点法在U－I图象中描点作图，由图象纵截距找出E，由图象斜率tan?所示．?UE??r?IIm找出内电阻，如实验图10-2由于电源内阻r很小，故电流表对电源而言要外接，不然的话，测r?r?Rg内阻测量的误差太大．由于偶数误差的存在，方法的结果可能存在较大的误差，因此在实验中采取方法处理数据．2. 实验器材电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池．3. 实验步骤1) 恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端．2) 闭合开关S，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数． 3) 将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数．4) 继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置，记下各位置对应的电压表和电流表的示数．5) 断开开关S，拆除电路．6) 在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴，作出U—I图象，利用图象求出E、r．4. 数据处理的方法1) 本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据各次测出的U、I值，做U－I图象，所得图线延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的值即r为电源的内阻r，即?UE??IIm．如实验图10-2所示．2) 应注意当电池内阻较小时，U的变化较小，图象中描出的点呈现如实验图10-3所示状态，下面大面积空间得不到利用，所描得的点及做出的图线误差较大．为此，可使纵轴不从零开始，如实验图10-3所示，把纵坐标比例放大，可使结果误差小些．此时，图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势，但图线与横轴的交点不再代表短路状态，计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值，即为内阻r．5. 实验误差分析1) 偶然误差：主要于电压表和电流表的读数以及作U—I图象时描点不很准确．2) 系统误差a) 电流表相对电源外接如图，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir中的I是通过电源的电流，而图1电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。
测定电源的电动势和阻【考纲知识梳理】一、实验目的1.测定电池的电动势和电阻。
二、实验原理1、如图所示电路，只要改变外电路R 的阻值，测出两组I 、U 的数值，代人方程组： ⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=+=222111U r I E U r I E 就可以求出电动势E 和阻r ．或多测几组I 、U 数据，求出几组E 、r 值，最后分别算出它们的平均值． 此外还可以用作图法来处理实验数据，求出E 、r 的值．在标坐纸上，I 为横坐标，U 为纵坐标，测出几组U 、I 值，画出U —I 图像，根据闭合电路的欧姆定律U=E —Ir ，可知U 是I 的一次函数，这个图像应该是一条直线．如图所示，这条直线跟纵轴的交点表示电源电动势，这条直线的斜率的绝对值，即为阻r 的值。
2、电源的电动势和阻的实验的技巧（1）前，变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大；要测出不少于6组I 、U 数据，且变化围大些，用方程组求解时，1与4、2与5、3与6为一组，分别求出E 、r 的值再求平均值．（2）电池的路端电压变化明显，电池的阻宜大些（选用已使用过一段时间的1号干电池）．（3）I 图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的舍去不予考虑，以减少偶然误差．本实验由于干电池阻较小，路端电压U 的变化也较小，这时画U —I 图线时纵轴的刻度可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流．（4）在大电流放电时极化现象较严重，电动势E 会明显下降，阻r 会明显增大．故长时间放电不宜超过0．3A ．因此，实验中不要将电流I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
（5）还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定．3、电源的电动势和阻的误差分析：]（1）读完电表示数没有立即断电，造成E 、r 变化； （2）路存在系统误差，I 真=I 测十I V 未考虑电压表的分流； （3）象法求E 、r 时作图不准确造成的偶然误差．三、实验器材待测电池，电压表( 0-3V ),电流表（0-0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。
测定电源的电动势和内阻一、实验目的 1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律．2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法． 二、实验原理1．实验依据：闭合电路欧姆定律．2．E 和r 的求解：由U ＝E －Ir 得⎩⎪⎨⎪⎧U 1＝E －I 1rU 2＝E －I 2r ，解得E 、r .3．图象法处理：以路端电压U 为纵轴，干路电流I 为横轴，建系、描点、连线，纵轴截距为电动势E ，直线斜率k 的绝对值为内阻r .三、实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔． 四、实验步骤1．电流表用0.6 A 量程，电压表用3 V 量程，按实验原理图连接好实物电路． 2．把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端．3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I 、U 值，并填入表格中．第1组 第2组 第3组 第4组第5组 第6组U /V I /A4.断开开关，拆除电路，整理好器材．五、数据处理1．列多个方程组求解，再求E 、r 的平均值． 2．用作图法处理数据，如图所示．(1)图线与纵轴交点为E ；(2)图线与横轴交点为I 短＝E r ；(3)图线的斜率表示r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI . 六、误差分析1．偶然误差：(1)电表读数不准引起误差．(2)图象法求E 和r 时作图不准确．2．系统误差：(1)采取电流表内接法，由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小．(2)采取电流表外接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大．七、注意事项1．为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．2．电流不要过大，应小于0.5 A ，读数要快．每次读数后立即断开电源． 3．要测出不少于6组的(U ，I )数据，且变化范围要大些．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 ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI 确定． 5．电流表要内接(因为r 很小)．七、练习巩固1.用如图所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻，除待测电池、电键、导线外，还有下列器材供选用：A．电流表：量程0.6A，内电阻约1Ω B．电压表：量程3V，内电阻约40kΩC．电压表：量程15V，内电阻约60kΩ D．滑动变阻器：0～200Ω，额定电流1AE．滑动变阻器：0～50Ω，额定电流2A（1）为了使测量结果尽量准确，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________（均填仪器的字母代号）。
【实验九】测定电源的电动势和内阻1．（2022海南物理，13）图中电源电动势为E ，内阻可忽略不计；电流表 具有一定的内阻，电压表 的内阻不是无限大，S 为单刀双掷开关，R 为待测电阻。
当S 向电压表一侧闭合时，电压表读数为U 1，电流表读数为I 1；当S 向R 一侧闭合时，电流表读数为I 2。
⑴根据已知条件与测量数据，可以得出待测电阻R =_____。
⑵根据右图所给出的电路，在下图的各器件实物图之间画出连接的导线。
2．（2022宁夏理综，22，15分） ⑴由绝缘介质隔开的两个同轴的金属圆筒构成圆柱形电容器，如图所示。
试根据你学到的有关平行板电容器电容的知识，推测影响圆柱形电容器的因素有_______。
⑵利用伏安法测量干电池的电动势和内阻。
现有的器材为： 干电池：电动势约，符号电压表：量程1V ，内阻Ω，符号电流表：量程1A ，符号 滑动变阻器：最大阻值10Ω，符号 电阻箱：最大阻值Ω符号 单刀单掷开关1个，符号 导线若干①设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内。
要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
②为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程_____倍，电阻箱的阻值应为____Ω。
3．（2022江苏物理，9）某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。
图中电流表的量程为0.6 A ，内阻约 Ω；电压表的量程为 3 V ，内阻约6 Ω；Ｇ为小量程电流表；电源电动势约3 V ，内阻较小，下列电路中正确的是V VmARS EVmA E R SmA V AHR 2 R 14．（2022四川理综，22）甲同学设计了如图所的电路测电源电动势E 及电阻R 1和R 2的阻值。
实验器材有：待测电源E （不计内阻），待测电阻R 1，待测电阻R 2, 电压表V （量程为， 内阻很大），电阻箱R 0~Ω ，单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干。
①先测电阻R 1的阻值。
实验9 测定电源的电动势和内电阻测电源的电动势和内电阻实验, 是高中物理的重要实验，无论是原教科书，还是课程标准教科书，都把它列为学生实验；无论是普通高考大纲，还是课程标准试验区高考大纲，都把它列为必考实验；从多年以及近几年的高考试卷看，也屡屡出现测电源的电动势和内阻的题目。
测电源的电动势和内电阻实验，传统的方法是用电流表、电压表和滑动变阻器或电阻箱，新技术的数字化实验方法是用电流传感器、电压传感器代替电流表、电压表并用数据采集器和电子计算机辅助实验，好处是：数据处理和作图象非常快，一眨眼的工夫图象就出来了。
由于新的课程标准教科书中列出了做测电源的电动势和内电阻实验的三种方法，即伏安法和安阻法、伏阻法；去年高考中有三个省不约而同地考到了安阻法并用作图法，所以本文不惜时间和笔墨把三种方法都做出来。
1． 实验原理：在闭合电路中，根据全电路欧姆定律，有E U Ir =+ ①，其中E 表示电源的电动势，U 表示电源的路端电压，I 表示闭合电路中的电流，r 表示电源的内阻。
根据课程标准教科书，实验：测电源的电动势和内电阻可用三种方法：方法1. ①式可变为 U rI E =-+，改变电路的外电阻R ，测出一系列的I 和U 值，作出U-I 图象。
图象在U 轴上的截距即为电源的电动势，直线的斜率即为内阻的负值。
此方法叫伏安法，用伏特表和安培表。
方法2. ①式可变为E IR Ir =+，或ER r I=+，改变电路的外电阻R ，测出一系列的I 和R 值，作出R-1/I 图象。
图象在R 轴上的截距即为电源的内阻，直线的斜率即电源的电动势E 。
此方法叫安阻法，用安培表和电阻箱。
方法3. ①式可变为U E U r R =+，或RE r E U 111⋅+=，改变电路的外电阻R ，测出一系列的U 值，作出R U 11-图象。
图象在U1轴上的截距的倒数即为电源电动势，直线的斜率与截距的倒数乘积即为电源的内阻。
此方法叫伏阻法，用伏特表和电阻箱。
基础实验是伏安法。
安阻法和伏阻法是在伏安法实验的基础上的提高。
2．实验目的：用三种方法测定电源的电动势和内阻。
3．实验步骤 一、 伏安法1. 实验电路图图1-12. 实验结果图象图1-23. 计算数据电压轴上的截距为电池的电动势：E=6.0V , 电流轴上的截距为最大电流A I m 0.6=, 则电池的内阻为r==mI E1.0Ω。
4. 实验实物图图1-35. 实验结果图象图1-46. 计算数据电压轴上的截距为电池的电动势：E=9.0V , 电流轴上的截距为最大电流A I m 0.9=, 则电池的内阻为r==mI E1.0Ω。
二、 安阻法1. 用仿真实验室研究按电路图搭建实验装置，如图2-1图2-1改变电阻箱的阻值，电流表的读数对应变化，得到电流与电阻的关系图象，见图2-2.图2-2由于图4不是直线，不便于求电动势和内阻，在实验过程中时，记下一系列的数据，把数据输入到Excel中并求出电流I的倒数1/I, 见下表。
R I 1/I10 0.264 3.7878798.36 0.31 3.2258066.86 0.369 2.7100275.36 0.456 2.1929824.11 0.567 1.7636683.36 0.665 1.5037592.11 0.932 1.0729611.36 1.23 0.8130080 2.9 0.344828表1作出电流的倒数随电阻变化的图象，R～1/I图象，见图2-3的直线。
图2-3根据)(r R I E +=，得到r IER -=，知：R ～1/I 图线直线的斜率即为电动势E ，R 轴上的截距的绝对值为内阻r 。
从图5读出数据，计算得为V E 9.27.3)1(10=--=，纵轴上的截距为-1，则电池的内阻为Ω=1r 。
三、伏阻法（见例题）例1．2007理综四川卷第22(2)题甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E 及电阻R 1和R 2的阻值。
实验器材有：待测电源E(不计内阻)，待测电阻R 1，待测电阻R 2，电压表V(量程为1.5V ，内阻很大)，电阻箱R(0-99.99Ω)，单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干。
①先测电阻R 1的阻值。
请将甲同学的操作补充完整：闭合S 1，将S 2切换到a ，调节电阻箱，读出其示数r 和对应的电压表示数U 1，保持电阻箱示数不变，______________，读出电压表的示数U 2。
则电阻R 1的表达式为R 1＝__________。
②甲同学已经测得电阻R 1＝4.8Ω，继续测电源电动势E 和电阻R 2的阻值。
该同学的做法是：闭合S 1，将S 2切换到a ，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电压表示数U ，由测得的数据，绘出了如图所示的R1U 1-图线，则电源电动势E ＝_____V ，电阻R 2=_____Ω。
③利用甲同学设计的电路和测得的电阻R 1，乙同学测电源电动势E 和电阻R 2的阻值的做法是：闭合S 1，将S 2切换到b ，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了相应的1R R 1U 1+-图线，根据图线得到电源电动势E 和电阻R 2。
这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围______（选填“较大”、“较小”或“相同”)，所以_____同学的做法更恰当些。
答案：①将S 2切换到b ，R 1＝r U U U 212-。
②E ＝1.43或10/7V ，R 2＝ 1.2 Ω ③ 较小，甲【解析】① )(2111R R rU U E ++= （1） 2122R R r U U E ++= （2）由（2）式得)(1222R r U U E R +-=， 代入（1）式，经过复杂的运算得R 1＝r U U U 212-。
②根据)(21R R RU U E ++=，有ER R R E U 21111+⋅+=，比照直线方程b kx y +=，有截距7.01==b E ，所以E ＝1.43或10/7V ；斜率2.45.07.08.2=-=k ，又ER R k 21+=，已测出R 1＝4.8Ω，可求出R 2＝ 1.2 Ω。
③ 由于电阻R 2阻值小，电压表测得的数据范围较小，所以甲同学的做法更恰当些。
点评：用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内电阻（本题的R 2相当于内电阻）并用RU 11-图象进行数据处理求出结果（与伏安法类比简称伏阻法），2006年高考有三省市考到（分别是江苏、广东和天津）。
例2．2007宁夏理综卷（新课程）第22题（2）题 利用伏安法测干电池的电动势和内阻，现有的器材为： 干电池：电动势约为1.5V ，符号电压表：量程1V ，内阻998.3Ω，符号○V滑动变阻器：最大阻值10Ω，符号电阻箱：最大阻值99999.9Ω单刀单掷开关1个，符号导线若干○1设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在制定的方框内。
要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。
○2为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 倍，电阻箱的阻值应为 Ω。
．答案： ○1○22 998.3 【解析】因为电压表量程要大于电池电动势，所以要扩大为原量程的2倍，在电压表上串联等于其内阻的电阻，所以电阻箱的阻值应为998.3Ω。
点评：本题是伏安法测电源电动势和内阻（不是伏阻法），所以电阻箱是用来做扩大电压表量程用的。
另外，因为电流表内阻一般与电池内阻差别不大，所以用电流表外接法（对待测电池而言）。
例。
图中R 为已知电阻，x R 为待测电阻，1K 为单刀单掷开关，2K 为单刀双掷开关，V 为电压表（内阻 极大），E 为电源（电 阻不可忽略）。
现用 图中电路测量电源 电动势ε及电阻x R（1）写出操作步骤：（2）由R 及测得的量，可测得ε＝-R R xVa bK 1 K 2E_____________________,x R =________________.答案：（1）①K 1断开，K 2接到a 端，记下电压表的读数U 1；②K 2仍接到a 端，闭合K 1，记下电压表的读数U 2；③K 1仍闭合，K 2接到b 端，记下电压表的读数U 3. （2）U 1R U U U 323-例3。
在测定一节干电池（电动势约为1.5V ，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A 电压表量程为15V ，B 电压表量程为3V ，A 变阻器为（20Ω，3A ），B 变阻器为（500Ω，0.2A ） 电压表应该选 （填A 或B ），这是因为 .变阻器应该选 （填A 或B ），这是因为 .答案：B ，A 电压表量程过大，误差较大；A 、B 变阻器额定电流过小且调节不便 例。
某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P 移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。
（1）电路中ε，r 分别为电源的电动势和内阻，1R ，2R ，3R 为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算） 。
（2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是 。
答案：（1）2R ，3R ，ε （1分，1分，2分） （2）p R 短路或2R 断开 （4分）例4．2006年天津理科综合卷第22（3）题某研究性学习小组利用图9所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。
根据实验数据绘出如图10所示的R～1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E＝V，r＝Ω。
图9图10【解析】根据)(rRIE+=得到，从图10读出数据，计算得rIER-=，直线的斜率即为VE9.25.3)1(9=--=，当0=R时，横轴上的截距为3.01=I，则电池的内阻为Ω=⨯=⋅=9.03.09.21IEr。
点评：本题专门考查用电流表和电阻箱测电源的电动势和内电阻，与伏安法相比，实验用的仪器不同，测量的物理量不同，图象中横坐标与纵坐标表示的物理量不同了，因此根据图象求E、r的方法也不同。
例5．安徽2009高考21.Ⅱ题. 用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。
电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。
除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a）电流表（量程0.6A、3A）；（b）电压表（量程3V、15V）（c）定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）（d）定值电阻（阻值10Ω，额定功率10W）（e）滑动变阻器（阴值范围0--10Ω、额定电流2A）（f）滑动变阻器（阻值范围0-100Ω、额定电流1A）那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择V，电流表的量程应选择A；R0应选择Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是Ω的滑动变阻器。
