《高考風(fēng)向標(biāo)》高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題八 第4講 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表課件

第4講實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表考點(diǎn)1測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

1．實(shí)驗(yàn)原理

(1)公式法：如圖8－4－1所示，改變R

的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組U、I

值，利用U＝E－Ir

求出幾組

E、r

值，最后分別算出它們的平均值.圖8－4－1圖8－4－2

(2)作圖法：在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組I、U值，畫(huà)出U－I圖象．如圖8－4－2所示，所得直線(xiàn)跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)的值，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)電阻r的值． 2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按圖連接好電路．(2)把變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大的一端．

(3)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I、U)，用同樣方法測(cè)量幾組I、U值，記錄在表格中．(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理器材.(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法或作圖法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值.3．注意事項(xiàng)(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)．

(2)電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5A，因此，實(shí)驗(yàn)中不要將R調(diào)得過(guò)小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電．

(3)測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些．用方程組求解，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出E、r值，再求平均值．

(4)畫(huà)出U－I圖，要使較多的點(diǎn)落在這條直線(xiàn)上或使各點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線(xiàn)太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去．這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度．(5)計(jì)算內(nèi)阻要在直線(xiàn)上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用公式計(jì)算出電源的內(nèi)阻r.4．誤差分析(1)測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，圖8－4－1中I

真＝I

測(cè)＋I(xiàn)V，未考慮電壓表的分流．圖8－4－3

(2)用圖象法求E、r時(shí)，作圖不準(zhǔn)確造成偶然誤差． (3)由于實(shí)驗(yàn)電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果E

測(cè)<E

真，r

測(cè)<r真，定性分析如下(參考電路原理圖8－4－1)：由于電壓表的分流，電流表的測(cè)量值偏小，而且隨著U

越大，電流表的測(cè)量值偏小越多．當(dāng)U＝0時(shí)，電流表的測(cè)量值等于真實(shí)值(這時(shí)要求電流表是理想的)．據(jù)此作出如圖8－4－3所示的真實(shí)和測(cè)量的U－I

圖線(xiàn)，由圖不難看出，E、r的測(cè)量值均小于真實(shí)值．

1．在用電壓表、電流表測(cè)兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，除備有被測(cè)電池、電鍵和足量導(dǎo)線(xiàn)，還備有下列儀器可供選擇：A．電流表(0～0.6A)B．電流表(0～3A)C．電壓表(0～3V)D．電壓表(0～15V)E．滑動(dòng)變阻器(20Ω，2A)F．滑動(dòng)變阻器(1700Ω，0.3A)應(yīng)該選用的儀器是(寫(xiě)出前面的字母)______.

一個(gè)學(xué)生用以上儀器測(cè)得如上表所示數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在圖8－4－4所示坐標(biāo)軸上畫(huà)出U－I圖象，從圖中可得出電源電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_____V；內(nèi)電阻為_(kāi)_______Ω.圖8－4－4圖33答案：A，C，E如圖33所示2.92.3～2.6

2．(2011年廣東龍山中學(xué)期末)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的器材如圖8－4－5甲所示，請(qǐng)用實(shí)線(xiàn)表示導(dǎo)線(xiàn)，將圖甲中器材連成實(shí)驗(yàn)用電路，實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)測(cè)量得出的數(shù)據(jù)如下表．為了減小誤差，請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)目潭?，在圖乙的方格紙上畫(huà)出U－I圖線(xiàn)．利用圖線(xiàn)可求出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分別為_(kāi)_______、________.圖8－4－5圖34答案案：：如如圖圖34甲和和乙乙所所示示1.46V0.72V考點(diǎn)點(diǎn)2測(cè)電電源源電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)和和內(nèi)內(nèi)阻阻的的其其他他方方法法1．用電電流表、、電阻箱箱測(cè)量如圖8－4－－6所所示，改改變電阻阻箱電阻阻，記錄錄對(duì)應(yīng)的的電阻值值R和電流表表讀數(shù)I，由E＝IR＋I(xiàn)r，將測(cè)得得的兩組組數(shù)據(jù)代代入得到到方程組，可可解得E與r.圖8－－4－62．用電電壓表、、電阻箱箱測(cè)量如圖8－4－－7所所示，改改變電阻阻箱電阻阻，記錄錄對(duì)應(yīng)的的電阻值值R和電壓表表讀數(shù)U，由E＝，，將測(cè)得得的兩組組R、U數(shù)據(jù)代入入得到方程組組，可解解得E與r.圖8－－4－73．利用如如圖8－4－8所示的一一只電壓壓表、一一個(gè)電阻阻箱和一一個(gè)電鍵，，測(cè)量一一個(gè)電池池組的電電動(dòng)勢(shì)和和內(nèi)電阻阻．(1)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)電路圖圖，并用用筆畫(huà)線(xiàn)線(xiàn)作導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)將所給給器材連連接成實(shí)驗(yàn)電路路．(2)寫(xiě)出要記記錄的數(shù)數(shù)據(jù)，用用記錄的的實(shí)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)寫(xiě)出出電動(dòng)勢(shì)勢(shì)和內(nèi)電阻的表表達(dá)式．．圖8－4－8答案：(1)如如圖35甲甲和乙．．甲乙圖35

(2)改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對(duì)應(yīng)的路端電壓值R1、U1，R2、U2，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，考點(diǎn)3練習(xí)使用用多用電電表1．多用用電表的的構(gòu)造多用電表表可以用用來(lái)測(cè)量量電流、、電壓、、電阻等等，并且且每一種種測(cè)量都有有幾個(gè)量量程．外外形如圖圖8－－4－9所示示．圖8－－4－92．測(cè)量量原理I＝ERg＋r＋R0＋RxE，則Rx＝－(Rg＋r＋R0)I指針偏轉(zhuǎn)的的角度與通通過(guò)表頭的的電流大小小成正比，，但被測(cè)電電阻的大小與與流過(guò)表頭頭的電流大大小所成的的關(guān)系如上上，既不成成正比，也不成反比比．圖8－4－103．使用多多用電表時(shí)時(shí)首先應(yīng)該該根據(jù)被測(cè)測(cè)物理量將將選擇開(kāi)關(guān)關(guān)旋到相應(yīng)的位位置．使用用前應(yīng)先進(jìn)進(jìn)行機(jī)械調(diào)調(diào)零，用小小螺絲刀輕輕旋調(diào)零螺絲，使使指針指向向左端零刻刻線(xiàn)．使用用歐姆擋時(shí)時(shí)，還應(yīng)進(jìn)進(jìn)行歐姆調(diào)零，即即將紅、黑黑表筆短接接，調(diào)節(jié)歐歐姆調(diào)零向右端零刻線(xiàn)處．歐姆擋的使用如下：(1)選擋擋．一般比比被測(cè)電阻阻的估計(jì)值值低一個(gè)數(shù)數(shù)量級(jí)，如如估計(jì)值為200Ω，，就應(yīng)該選選×10的的倍率．．(2)調(diào)零零．(3)將紅紅黑表筆接接被測(cè)電阻阻兩端進(jìn)行行測(cè)量．(4)將指指針示數(shù)乘(5)將選擇開(kāi)關(guān)關(guān)扳到OFF或交流電壓壓最高擋．．用歐姆擋測(cè)測(cè)電阻，如如果指針偏偏轉(zhuǎn)角度太太小，應(yīng)增增大倍率；；如果指針偏偏轉(zhuǎn)角度太太大，應(yīng)減減小倍率．．4．(2011年寧夏銀川川一中月考考)實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)進(jìn)了一批低低電阻的電磁螺線(xiàn)管，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)來(lái)測(cè)算螺線(xiàn)管的電阻．他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線(xiàn)和學(xué)生電源等．(1)他們使用多多用電表粗粗測(cè)金屬絲絲的電阻，，操作過(guò)程程分以下三個(gè)步驟：：①將紅表筆筆插入多用用電表的插插孔(正、、負(fù))、黑黑表筆插入入多用電表的的插插孔(正、負(fù))；選擇電電阻檔“××1”；②；③把紅黑表筆筆分別與螺線(xiàn)線(xiàn)管金屬絲的的兩端相接，，多用表的示數(shù)如圖8－4－11所示，讀讀數(shù)為Ω.4圖8－4－－11將紅、黑表筆筆短接，調(diào)整整調(diào)零旋鈕調(diào)調(diào)零正負(fù)(2)根據(jù)多用電表表示數(shù)，為了了減少實(shí)驗(yàn)誤誤差，并在實(shí)實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓壓調(diào)節(jié)范圍，，應(yīng)從下圖中中的A、B、C、D四個(gè)電路中選擇D【例1】(2011年廣州調(diào)研)用多用電表測(cè)測(cè)未知阻值的的電阻．按正確步驟操操作后，測(cè)量量結(jié)果如圖8－4－12所示，讀出其其阻值大小為_(kāi)_______________Ω.為了使多用電電表測(cè)量的結(jié)結(jié)果更準(zhǔn)確，必須進(jìn)行行如下操作：：a．將選擇開(kāi)關(guān)關(guān)打到__________擋；b．將__________，__________，進(jìn)行歐姆調(diào)調(diào)零；c．把電阻接在在兩表筆之間間進(jìn)行測(cè)量并并讀數(shù)；d．測(cè)量完畢將將選擇開(kāi)關(guān)打打到__________擋．1000×100紅黑表筆短接接調(diào)節(jié)調(diào)零旋扭扭OFF熱點(diǎn)1多用電表歐姆姆擋的使用與與讀數(shù)圖8解析：歐姆擋擋的讀數(shù)是：：表盤(pán)上的讀讀數(shù)(本題中讀為100)×歐姆擋的倍率率(本題中×10)，所以讀數(shù)為為1000ΩΩ.歐姆擋擋中任何一一個(gè)倍倍率擋擋都能能從零零到無(wú)無(wú)窮大大讀數(shù)數(shù)，但但指針針在中中間位位置讀讀數(shù)精確確度高高，所所以要要選擇擇不同同的倍倍率擋擋使指指針指指在表表盤(pán)的的中間間位置，，該題題中讀讀數(shù)大大，應(yīng)應(yīng)提高高一擋擋，所所以將將選擇擇開(kāi)關(guān)關(guān)打到到×100擋．歐歐姆擋擋測(cè)電電阻時(shí)時(shí)，每每換一一個(gè)擋擋都要要進(jìn)行行歐姆姆調(diào)零零，即即紅黑黑表筆短短接，，旋動(dòng)動(dòng)歐姆姆調(diào)零零旋扭扭使指指針對(duì)對(duì)到0ΩΩ位置．．選擇擇開(kāi)關(guān)關(guān)旋到歐歐姆擋擋時(shí)與與多用用電表表內(nèi)部部電源源接通通，所所以測(cè)測(cè)量完完畢將將選擇擇開(kāi)關(guān)打打到OFF擋(沒(méi)有OF歐姆擋擋測(cè)電電阻時(shí)時(shí)操作作要注注意：：(1)選擇擇合適適的倍倍率，，使指指針指指在表表盤(pán)的的中間間位置置．(2)每換換一擋擋都要要進(jìn)行行歐姆姆調(diào)零零，即即紅黑黑表筆筆短接接，旋旋動(dòng)歐歐姆調(diào)零零旋扭扭使指指針對(duì)對(duì)到0ΩΩ位位置．．(3)測(cè)量量完畢畢將選選擇開(kāi)開(kāi)關(guān)打打到OFF擋擋(沒(méi)有有OFF擋擋的打打到最最大交流流電壓壓擋)與內(nèi)內(nèi)部電電源斷斷開(kāi)(多用用電表表長(zhǎng)期期不用用要把把電池池取出)．．歐姆姆擋的的讀數(shù)數(shù)是：：表盤(pán)盤(pán)上的的讀數(shù)數(shù)×歐歐姆擋擋的倍倍率．．1．(2011年年廣州州一模模)某某同學(xué)學(xué)測(cè)量量一節(jié)節(jié)干電電池的的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)和和內(nèi)阻時(shí)時(shí)，用用aa′、bb′、cc′、dd′、de和fb′共6根根導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)連連成如圖圖8－4－13甲甲所所示的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)電路路圖．．圖8－4－13(1)請(qǐng)根根據(jù)電電路圖圖在圖圖乙的的實(shí)物物圖中中完成成余下下電路路的連連線(xiàn)．．(2)如果果這6根根導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)中中僅有有一根根內(nèi)部部斷了了，其其它器器材及及連接接均完完好好，，現(xiàn)現(xiàn)閉閉合合開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)，，發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)電電流流表表、、電電壓壓表表的的示示數(shù)數(shù)均均為為零零，，由由此可可以以肯肯定定內(nèi)內(nèi)部部沒(méi)沒(méi)有有斷斷的的導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)有有de、fb′和和.(3)閉閉合合開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)的的情情況況下下，，要要求求用用多多用用表表對(duì)對(duì)逐逐根根導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)進(jìn)進(jìn)行行排排査査并找找出出斷斷導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)，，正正確確的的操操作作是是：：將將選選擇擇開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)旋旋至至__________________擋擋(填填““ΩΩ××1流電流10mA”)、把________(選填“紅”或“黑”)表筆固定在a點(diǎn)，另一支表筆依次接a′、b′、c′、d′….如果某次檢測(cè)時(shí)，表盤(pán)指針如圖丙所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______．答案：(1)如如圖36.(2)cc′(3)直直流電壓壓2.5V紅1.40V圖36【例2】(2009年北北京卷)某同學(xué)學(xué)通過(guò)查查找資料料自己動(dòng)動(dòng)手制作了一個(gè)個(gè)電池．．該同學(xué)學(xué)想測(cè)量量一下這這個(gè)電池池的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，但是從從實(shí)驗(yàn)室室只借到到一個(gè)開(kāi)開(kāi)關(guān)、一一個(gè)電阻阻箱(最最大阻值值為999.9ΩΩ，可當(dāng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電電阻用)、一只只電流表表(量程程Ig＝0.6A，，內(nèi)阻rg＝0.1Ω)和若干干導(dǎo)線(xiàn)．．(1)請(qǐng)請(qǐng)根據(jù)測(cè)測(cè)定電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻阻r的要求，，設(shè)計(jì)圖圖8－－4－14中中器件件的連接接方式，，畫(huà)線(xiàn)把把它們連連接起來(lái)來(lái).圖8－－4－14圖8－－4－15圖8－－4－16(3)在在圖8－4－－16上上把描描繪出的的坐標(biāo)點(diǎn)點(diǎn)連成圖圖線(xiàn)．(4)根根據(jù)圖8－4－16描繪繪出的圖圖線(xiàn)可得得出這個(gè)個(gè)電池的的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電電阻r＝________ΩΩ.解析：(1)先先設(shè)計(jì)實(shí)實(shí)驗(yàn)電路路圖，然然后再根根據(jù)電路路圖連線(xiàn)線(xiàn)．由歐姆定律律E＝I(R＋r)知，只只要知道道兩組外外電阻和和電流值值，就可可以解出電電源電動(dòng)動(dòng)勢(shì)和內(nèi)內(nèi)阻．因因此，直直接將可可變電阻阻和電流流表串聯(lián)在電路路中就行行(見(jiàn)圖圖8－－4－17)．．(2)由由電表可可讀出此此時(shí)電流流為0.50A，，則坐標(biāo)標(biāo)為(2,2.6)．．再在坐標(biāo)標(biāo)紙上描描出該點(diǎn)點(diǎn)(見(jiàn)圖圖8－－4－18)．．(3)剔剔除明顯顯有誤差差的點(diǎn)，，將其他他點(diǎn)用平平滑的曲曲線(xiàn)連接接起來(lái)，得到到一條直直線(xiàn)(見(jiàn)見(jiàn)圖8－4－－18)．E(4)將將歐姆定定律的表表達(dá)式E＝I(R＋r)變形得得R＝－r，由此I式可知，，外電阻阻和電流流的倒數(shù)數(shù)呈線(xiàn)性性關(guān)系．．將圖中中的直線(xiàn)線(xiàn)延長(zhǎng)，，與縱坐標(biāo)標(biāo)軸的交交點(diǎn)值為為－r＝－0.3ΩΩ，則內(nèi)內(nèi)電阻為為0.3ΩΩ，直線(xiàn)的斜率率為k＝E＝5.6－－2.64－2V＝1.5V.圖8－－4－17圖8－－4－182．(2011年湖湖北宜昌昌調(diào)研)現(xiàn)有一一特殊的的電池，，其電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E約為9V，，內(nèi)阻阻r在35ΩΩ～～55ΩΩ范圍圍，最最大允允許電電流為為50mA.為測(cè)定定這個(gè)個(gè)電池池的電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)和內(nèi)內(nèi)阻，，某同同學(xué)利利用如如圖8－－4－－19甲甲所示的的電路路進(jìn)行行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)．圖圖中電電壓表表的內(nèi)內(nèi)電阻阻很大大，對(duì)對(duì)電路路的影影響可以以不計(jì)計(jì)，R為電阻阻箱，，阻值值范圍圍為0～～9999ΩΩ，，R0是定值值電阻．．圖8－4－19(1)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室備備有的的保護(hù)護(hù)電阻阻R0有以下下幾種種規(guī)格格，本本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)應(yīng)選選用()A．10ΩΩ，2.5WC．150ΩΩ，1.0WB．50ΩΩ，1.0WD．1500ΩΩ，5.0W(2)該同同學(xué)接入符符合要求的的R0后，閉合開(kāi)開(kāi)關(guān)S，，調(diào)整電阻阻箱的阻值讀出出電壓表的的示數(shù)U，再改變電電阻箱阻值值，取得多多組數(shù)據(jù)，，作出了如圖圖乙所示的的圖線(xiàn)．則則根據(jù)該同同學(xué)所作的的圖線(xiàn)可知知圖象的橫坐標(biāo)與與縱坐標(biāo)的的比值表示示.(3)根據(jù)據(jù)乙圖求得得該電池的的電動(dòng)勢(shì)E為_(kāi)_______V，內(nèi)電電阻r為_(kāi)_______Ω.答案：(1)C(2)回