2022
- 1 - 实验专项抢分练(十) 测定电源的电动势和内阻
(建议用时40分钟)
1。某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片、苹果制作了水果电池,他们想通过实验的方法测量这种电池的电动势E和内阻r。现有如下实验器材：
多用电表一个;高阻值电阻箱R一个；保护电阻R0一只;导线、开关若干。
（1）如图甲,已知锌比铜活泼,所以锌片失电子作负极,铜片得电子作正极。为了估测此苹果电池的电动势，某同学直接使用多用电表直流电压挡测量,则应将红表笔与 （选填“铜”或“锌”）片连接。通过上网查询可知，水果电池的内阻与水果的种类、两电极之间的距离及电极面积大小有关,一般在几百至几千欧姆之间。为了估测此苹果电池的内阻， （选填“能”或“不能”）使用多用电表的欧姆挡进行初步测量.
(2)由于缺少电流表与电压表,研究小组仍然使用多用电表进行实验,某同学连接如图乙的实验电路，将多用电表当电流表使用(不计其内阻）。调节电阻箱R可测得多组多用电表读数I,为了减少偶然误差，该同学作—R图象进行数据处理。如果图象的斜率为k,截距为b，则由图象可得该苹果电池的电动势2022
- 2 - E= ，内阻r= 。(用k,b和R0表示)
【解析】（1)红表笔应与铜片连接，根据多用电表测电阻的原理和使用规则可知不能测量苹果电池的内阻.
(2）由闭合电路欧姆定律可知I=,则
=R++; 结合—R图象,有k=,b=+；
解得E=，r=-R0.
答案:(1）铜 不能 （2） —R0
2. (2021·济南模拟）无线话筒所用的电池电动势E约为9 V,内阻r约为40 Ω，最大输出电流为100 mA。为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用图甲的电路进行实验。图中电压表为理想电表,R为电阻箱（阻值范围为0～999.9 Ω),R0为定值电阻。
（1）图甲中接入R0的目的是防止电阻箱的阻值调得过小时,通过电源的电流大于其承受范围，起保护电路的作用。实验室备有的定值电阻R0的规格有以下几种,则本实验应选用 。
实验十 测量电源的电动势和内电阻 目标要求 1.理解测量电源电动势和内电阻的实验原理——闭合电路欧姆定律.2.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内电阻的方法.3.掌握实物图连接的技巧.4.会用图像处理实验数据．
考点一 伏安法测电源的电动势和内电阻
1．实验原理
闭合电路欧姆定律．
2．实验器材
干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．
3．实验步骤
(1)电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图连接好电路．
(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端．
(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．
4．实验数据处理
(1)列方程组 E＝U1＋I1rE＝U2＋I2r，解出E、r，并多次测量求平均值．
(2)用作图法处理数据，如图所示．
①图线与纵轴交点为电源电动势E； ②图线斜率的绝对值为内阻r. 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图像时描点不准确．
(2)系统误差：
①方法a 若采用甲图电路，电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝URV.其中U－I图像如图乙所示．
结论：E测
方法b 等效电源法
如图甲所示，E测＝RVRV＋rE真
②方法a 若采用丙图电路，电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA.其中U－I图像如图丁所示．
结论：E测＝E真，r测>r真．
方法b 等效电源法
如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真．
(3)电路选择：
①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小．
②当内阻已知时选图丙电路，此时r＝k－RA，没有系统误差．
6．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．
实验八 测量电源电动势和内电阻
注意事项
1.可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。
2.电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大。因此，实验中不要将I调得过大，读数要快，每次读完立即
断电。
3.计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值，再求平均值。
4.合理选择标度：为使图线分布空间大，如图1所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r＝EI短确定，应根据r＝ΔUΔI确定。
图1
误差分析 1.用图象法求E和r时作图不准确。
2.由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差。
本实验中测量结果是：E测
热点一 实验原理与实验操作
【例1】 (2015·江苏单科，10)小明利用如图2所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。
图2
(1)如图2中电流表的示数为________A。
(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：
U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06
I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44
请根据表中的数据，在坐标纸上作出U－I图线。
由图线求得：电动势E＝________V；内阻r＝________Ω。
(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合。其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为___________________________
____________________________________________________________________。
解析 (1)由实验装置图可知，电流表使用0.6 A量程，所以读数为0.44 A；
第八章 第2讲实验：测电阻的方法（第2课时）
一、伏伏法测电阻(电压表的灵活选用)
已知内阻的电压表可作电流表使用，在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用(如图甲)，这是设计电路中的高频考点。
例1、2020·海南卷）在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表1V（量程3V，内阻13.0kΩr），电压表2V（量程5V，内阻25.0kΩr），滑动变阻器R（额定电流1.5A，最大阻值100Ω），待测定值电阻xR，电源E（电动势6.0V，内阻不计），单刀开关S，导线若干：
回答下列问题：
（I）实验中滑动变阻器应采用________接法（填“限流”或“分压”）；
（2）将虚线框中的电路原理图补充完整_____________；
（3）根据下表中的实验数据（1U、2U分别为电压表1V﹑2V的示数），在图（a）给出的坐标纸上补齐数据点，并绘制21UU图像__________；
（4）由21UU图像得到待测定值电阻的阻值xR________Ω（结果保留三位有效数字）；
（5）完成上述实验后，若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻yR（阻值约为700Ω）的阻值，在不额外增加器材的前提下，要求实验精度尽可能高，请在图（b）的虚线框内画出你改进的电路图______。
二、安安法测电阻(电流表的灵活选用)
已知内阻的电流表可作电压表使用，在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用(如图乙)，这是电学设计电路的高频考点。
例2、(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________ mm。
(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100
Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。
电源E(电动势10 V，内阻约为10 Ω)
电流表A1(量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω)
