(哈谷教育)2011届高考物理一轮复7-6 用电压表和电流表测量电源的电动势和内电阻、练习使用多用电表

第 页 1 第六课时 用电压表和电流表测量电源的电动势和内电阻、练习使用多用电表

【教学要求】 1．掌握用伏安法测电源的电动势和内电阻的原理与方法。 2．学会用其它方法测电源电动势和内电阻。 3．掌握使用多用电表测量电阻的方法。 【知识再现】 一、用电压表和电流表测量电源的电动势和内电阻 1．实验目的：测定电源的电动势和内电阻． 2．数据处理的方法有：①公式法：如图所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出两组I、U值，代入得方程组：E＝U1+I1r，E＝U2十I2r，联立就可解得电动势E和内电阻r．为了减小误差，可以多测几组I、U值，求出E、r值，最后分别算出它们的 ．②图象法：在坐标纸上以I轴为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的I、U值画出U—I图象。如图所示．所得直线跟纵轴的交点即为 的值，图线的 的绝对值即为内阻r的值． 3．实验器材：被测电源(干电池) 、电压表、 ，开关和导线若干． 4．实验步骤：①电流表用0．6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路．②把滑动变阻器的滑动片滑动到一端使阻值 ，闭合S，调节滑动变阻器，使电表有明显示数，记录一组数据I、U值 二、用多用电表测电阻 实验步骤：①机械调零：两表笔断开，观察指针是否指电流零刻度，若不指电流零刻度，应进行机械调零，使指针指电流零刻度，应调整调零螺丝，使指针指电流零刻度．②根据所测电阻的大约阻值，选取合适的挡位．两表笔短接，观察指针是否指 ，若不指电流满刻度，调节表盘右下方的调零电位器，使指针指在电流满刻度(0Ω处)．③将待测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数．④读出指针在刻度盘上所指示的数值，观察选择开关所对应的电阻挡的倍率，用读数乘以倍率，即得测量结果．

知识点一伏安法测电源电动势和内阻原理

该实验中一般使用的电源是旧干电池，它的电动势小于1.5V，内电阻较小，所以选用电压表和电流表时，要注意量程不要太大，电流表采用外接法． 【应用1】（07宁夏卷）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：电动势约为1.5 V，符号 电压表：量程1 V，内阻998.3 Ω，符号○V 电流表：量程1 A，符号○A 滑动变阻器：最大阻值10Ω，符号 电阻箱：最大阻值99999.9 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的 倍，电阻箱的阻值应为 Ω。 导示:（1）根据实验条

件，本实验是用伏安法测电源电动势和内电阻，由于电源内阻较小，所以采用电流表的外接法，同时设计电路时要注意各表的正负接线柱，从正接线柱流入，从负接线柱流出，电路如图所示。（2）题中所提供的电压表的量程只有1V，而电源电动势为1.5V，所以要将电压表的量程扩大到原来的2倍；，

考点剖析 重点突破 第 页 2 即与电压表串联一只与电压表内电阻相等的定值电阻998.3Ω。 本题除要熟知伏安法测电源电动势和内电阻的实验原理外，还要了解电表的改装原理。 知识点二电压表、电阻箱测电动势、内阻 用电压表和电阻箱配合测电源电动势和内电阻，其原理是闭合电路欧姆定律，表达式为U=ER/（R+r），调节R，可得对应的U，测两组以上的数据即可求解。 【应用2】（07汕尾市调研）利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，研究设计测量一个电池组的电动势和内阻。根据上面实验器材： (1) 简略写出实验方案； (2)画出实验电路图，并用笔画线作导线，将所给器材连接成实验电路。 (3)用记录的实验数据（用符号代替数据），写出电动势和内阻的表达式。 导示:（1）用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。实验方法：改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，rRUUErRUUE222111,，解这个方程组可得E和r。 （2）电路图见右图所示； （3）2112212121122121,RURURRUUrRURUUURRE 连接实物图的思路是：从正到负，连线到柱，先干后支。 知识点三电流表、电阻箱测电动势、内阻 用电流表和电阻箱配合测电源电动势和内电阻，其原理是闭合电路欧姆定律，表达式为I=E/（R+r），调节R，可得对应的I，测两组以上的数据即可求解。 【应用3】（07潍坊期末）利用如图a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1/I~R图线如图b所示，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，不计电流表内阻，由此可以得到E= V，r= Ω. 导示:根据闭合电路欧姆定律I=E/（R+r）,变形后

为1/I=（R+r）/E可知1/I~R图线的斜率的倒数为电源电动势E=2V，横轴截距的绝对值为电源内电阻r= 1Ω。

本题中将非直线关系的两个物理量I，R转化为两个直线关系的物理量1/I，R来处理。这样做使得思路更加直观简单。

知识点四多用电表读数

由多用电表欧姆档工作原理I=E/（r+rg+R）可知，欧姆档刻度不均匀，所以读数时要注意。 【应用4】（07潍坊市）

用多用电表×100档测量某电阻时，表盘的示数如图，则电阻值是 3200~3400 Ω. 导示: 由于表中指针指在30 到35之间，没有对

准某一刻度线，再考虑到用多用电表×100档测量，所以读到3200~3400Ω都算正确。

知识点五多用电表档位选择

使用多用电表测电阻时，应将倍率档位选在适当位置，否则读数误差较大。若偏角过大，应选用再小些的倍率，若偏角过小，应选用再大些的倍率。 【应用4】（07南京综合检测）在欧姆表测电阻的

实验中，用“×10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度较小，正确的判断和做法是下列选项中的（ ） A．这个电阻阻值较小。 B．这个电阻阻值较大。 C．为了把电阻测得更准确一些，应换用“×1”挡，重新测量。 D．为了把电阻测得更准确一些，应换用“×100”挡，重新测量。 导示: 由发现表针偏转角度较小，说明这个电阻

阻值较大，所以应换用“×100”挡，重新测量，才能把电阻测得更准确一些，故应选BD。 第 页 3

1．如图甲所示，数字万用电表是近年来发展起来的高科技数码产品，是传统机械式表的更新换代产品。如图甲所示。数字万用表有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。以型号“DF930”普通数字万用表为例，其电压挡所有量程内阻高达10M，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出2～3个数量级。 （直流电压挡和直流电流挡的精度为0.05％，欧姆挡精度为0.08％，而用指针式电压表、电流表的精度只有2.5％，欧姆表的精度更低，数字万用表内电阻非常理想，数字万用表“DF930”的电压挡所有量程内阻高达10M，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出2～3个数量级。） 现有一块型号为“DF930”的数字万用电表，用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的测量器材还有：一只滑动变阻器R（0～30），两只开关，导线若干。 实验要求：利用这些器材，尽量采用最简单的测量方法，分两步进行。首先测量电动势，待电动势测定之后再测量其内电阻。现按乙图电路连接好电路。 操作步骤： ①将数字万用表选择开关置于 档，选择合适的量程，断开开关 ，闭合开关 ，记录表的示数，然后反复测量多次，取平均值并记为a。 ②将数字万用表选择开关置于 档，选择合适的量程，断开开关 ，闭合开关 ，记录表的示数，记为b，紧接着进行以下的操作：将选择开关置于 档，选择合适的量程，然后同时闭合开关S1和S2，记录表的示数并记作c，把b和对应的c作为一组数据记录下来，然后反复测量多次，得到多组数据。 ③ 即为干电池的电动势。（填“a”、“b”或“c”） ④干电池的内电阻的表达式r = （用a、b、c表示），将步骤②测得的数据代入公式，求出r的平均值，即为干电池的内电阻。 2．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： A．待测千电池 B．电流表G(满偏电流1 mA，内阻Rg=10Ω) C．电流表A(O—0.6A，内阻未知) D．滑动变阻器R1(0—20Ω，10A) E．滑动变阻器R2(0～200Ω．1A) F．定值电阻R0(阻值1990Ω) G．开关与导线若干 (1)根据题目提供的实验器材，请你设计出测量干电池电动势和内电阻的电路原理图，画在答题卷 相应的方框内． (2)在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用 ． (3)下图为某同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的，I1一I2图线(I1电流表G的示数I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测干电池的电动势E= V，内阻r= Ω．(结果保留两位有效数字) 3．为了初步研究某太阳能电池的伏安特性，给出下列器材：光源，直流电压表V，量程3V，直流电流表A量程0.6A，最大电阻为30Ω的滑动变阻器R，电键S及导线若干．①在虚线框中画出研究太阳能电池伏安特性的原理图．②某次测量结果如下表所示，试在给定的坐标中描绘出该太阳能电池的伏安特性曲线． 次数 1 2 3 4 5 6 7 I（mA） 135 135 135 132 132 132 132 V（V） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 8 9 10 11 12 13 14 15 132 130 130 130 128 120 100 55 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.48

③请对该太阳能电池的内阻、输出功率的特点给出定性描述．

成功体验