实验十测定电源的电动势和内阻实验十测定电源的电动势和内阻注意事项注意事项1. .可可选选用用旧旧电电池池：为为了了使使电电路路的的路路端端电电压压变变化化明明显显，电电池池的的内内阻阻宜大些，可宜大些，可选选用已使用用已使用过过一段一段时间时间的的1号干号干电电池。池。2. .电电流流不不要要过过大大，读读数数要要快快：干干电电池池在在大大电电流流放放电电时时，电电动动势势E会会明明显显下下降降，内内阻阻r会会明明显显增增大大。因因此此，实实验验中中不不要要将将I调调得得过过大，大，读电读电表要快，每次表要快，每次读读完立即断完立即断电电。3. .计计算算法法求求E、r：要要测测出出不不少少于于6组组I、U数数据据，且且变变化化范范围围要要大大些些，用用方方程程组组求求解解时时，要要将将测测出出的的I、U数数据据中中，第第1和和第第4为为一一组组、第第2和和第第5为为一一组组、第第3和和第第6为为一一组组，分分别别解解出出E、r值值再再求求平均平均值值。图图2误差分析误差分析1. .用用图图象法求象法求E和和r时时作作图图不准确。不准确。2. .由于由于电电流表或流表或电压电压表的分表的分压压或分流存在系或分流存在系统误统误差。差。本本实验实验中中测测量量结结果是：果是：E测测E真真，r测测r真真。热点一教材原型实验热点一教材原型实验【例【例1】(2016四川理综，四川理综，8)用如用如图图3所示所示电电路路测测量量电电源的源的电电动势动势和内阻。和内阻。实验实验器材：待器材：待测电测电源源(电动势约电动势约3 V，内阻，内阻约约2 )，保，保护电护电阻阻R1(阻阻值值10 )和和R2(阻阻值值5 )，滑，滑动变动变阻器阻器R，电电流流表表A，电压电压表表V，开关，开关S，导线导线若干。若干。实验实验主要步主要步骤骤：()将滑将滑动变动变阻器接入阻器接入电电路的阻路的阻值调值调到最大，到最大，闭闭合开关；合开关；()逐逐渐渐减减小小滑滑动动变变阻阻器器接接入入电电路路的的阻阻值值，记记下下电电压压表表的的示示数数U和相和相应电应电流表的示数流表的示数I；()以以U为为纵纵坐坐标标，I为为横横坐坐标标，作作UI图图线线(U、I都都用用国国际际单单位位)；()求出求出UI图线图线斜率的斜率的绝对值绝对值k和在横和在横轴轴上的截距上的截距a。回答下列回答下列问题问题：(1)电压电压表最好表最好选选用用_；电电流表最好流表最好选选用用_。A. .电压电压表表(03 V，内阻，内阻约约15 k)B. .电压电压表表(03 V，内阻，内阻约约3 k)C. .电电流表流表(0200 mA，内阻，内阻约约2 )D.电电流表流表(030 mA，内阻，内阻约约2 )图图3(2)滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片从从左左向向右右滑滑动动，发发现现电电压压表表示示数数增增大。两大。两导线导线与滑与滑动变动变阻器接阻器接线线柱柱连连接情况是接情况是_。A. .两两导线导线接在滑接在滑动变动变阻器阻器电电阻阻丝丝两端的接两端的接线线柱柱B. .两两导线导线接在滑接在滑动变动变阻器金属杆两端的接阻器金属杆两端的接线线柱柱C. .一一条条导导线线接接在在滑滑动动变变阻阻器器金金属属杆杆左左端端接接线线柱柱，另另一一条条导导线线接在接在电电阻阻丝丝左端接左端接线线柱柱D. .一一条条导导线线接接在在滑滑动动变变阻阻器器金金属属杆杆右右端端接接线线柱柱，另另一一条条导导线线接在接在电电阻阻丝丝右端接右端接线线柱柱(3)选选用用k、a、R1和和R2表示待表示待测电测电源的源的电动势电动势E和内阻和内阻r的的表达式表达式E_，r_，代入数，代入数值值可得可得E和和r的的测测量量值值。答案答案(1)AC(2)C(3)kakR2(2)由由电电路路分分析析可可知知，若若滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片向向右右滑滑动动时时电电压压表表示示数数变变大大，则则滑滑动动变变阻阻器器接接入入电电路路部部分分阻阻值值增增大大，选选项项C符合题意。符合题意。【变变式式训训练练1】某某兴兴趣趣小小组组利利用用图图4所所示示电电路路测测定定一一组组干干电电池池的的内内阻阻r和和一一待待测测电电阻阻的的阻阻值值Rx。已已知知电电池池组组的的电电动动势势约约为为6 V，电电池池组组内内阻阻和和待待测测电电阻阻的的阻阻值值都都约约为为10 ，且且不不超超过过10 ，可供，可供选选用的用的实验实验器材有：器材有：图图4A. .电电流表流表 ( (量程量程0300 mA，内阻不，内阻不计计)；B. .电电流表流表 ( (量程量程03 A，内阻不，内阻不计计)；C. .电压电压表表 ( (量程量程06 V，内阻很大，内阻很大)；D. .电压电压表表 ( (量程量程015 V，内阻很大，内阻很大)；E. .滑滑动变动变阻器阻器R(阻阻值值0100 )；开关开关S一个，一个，导线导线若干。若干。该实验过该实验过程如下：程如下：(1)在在连连接接电电路前，先路前，先选择选择合适的器材，合适的器材，电电流表流表应选应选用用_，电压电压表表应选应选用用_。(填所填所选选器材前的字母器材前的字母)(2)按按图图4正正确确连连接接好好电电路路后后，将将滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值调调到到最最大大，闭闭合合开开关关，逐逐次次调调小小其其接接入入电电路路的的阻阻值值，测测出出多多组组U和和I的的值值，并并记记录录相相应应的的数数据据，以以U为纵轴为纵轴，I为为横横轴轴，得到，得到图图5所示的所示的图线图线。(3)断断开开开开关关S，将将Rx改改接接在在B、C之之间间，A与与B用用导导线线直直接接相相连连，其其他他部部分分保保持持不不变变。重重复复步步骤骤(2)，得得到到另另一一条条UI图图线线，其其斜斜率率的的绝绝对对值值为为k。(4)根据上面根据上面实验实验数据数据结结合合图图5可得，可得，电电池池组组的内的内阻阻r_；用；用k和和r表示待表示待测电测电阻的关系式阻的关系式为为Rx_。图图5解解析析(1)由由图图5可可知知，电电流流最最大大为为300 mA，为为了了保保证证实实验验的的安安全全和和准准确确，电电流流表表应应选选择择A；电电源源的的电电动动势势约约为为6 V，故故电电压表应选择压表应选择6 V量程的量程的C。答案答案(1)AC(4)10kr热点二实验拓展创新热点二实验拓展创新方法方法1安安阻法阻法 实验实验原理原理用用一一个个电电流流表表和和电电阻阻箱箱测测量量，电电路路如如图图6所所示示，测测量量原原理理为为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由由此此可可求求出出E和和r，此此种种方方法法使使测测得得的的电电动动势势无无偏偏差差，内内阻阻偏偏大大。若若已已知知电电流流表表A的的阻阻值值可可消消除除测测内阻的系内阻的系统误统误差。差。图图6方法方法2伏伏阻法阻法 (1)实验实验原理原理图图7(2)图图象法象法处处理数据，如理数据，如图图8所示。所示。图图8【例例2】(2017湖湖北北省省襄襄阳阳市市高高三三调调研研)如如图图9所所示示为为某某兴兴趣趣小小组组测测量量电电池池组组的的电电动动势势和和内内阻阻的的实实验验原原理理图图，已已知知电电池池组组的的电动势约电动势约3 V，内阻，内阻约约2 。现现提供的器材如下：提供的器材如下：A. .电电池池组组B. .电压电压表表V1(量程量程010 V，内阻，内阻约约10 000 )C. .电压电压表表V2(量程量程03 V，内阻，内阻约约10 000 )D. .电电阻箱阻箱R(099.9 )E. .定定值电值电阻阻R120 F. .定定值电值电阻阻R21 000 H.开关和开关和导线导线若干若干图图9(1)如如果果要要准准确确测测量量电电源源的的电电动动势势和和内内阻阻，电电压压表表V应应选选择择_(选选填填“B”或或“C”)；定定值值电电阻阻R0应应选选择择_(选选填填“E”或或“F”)。(3)该该实实验验测测得得的的电电动动势势与与真真实实值值相相比比_(选选填填“偏偏大大”“偏偏小小”或或“不不变变”)，内内阻阻的的测测量量值值与与真真实实值值相相比比_(选选填填“偏大偏大”“偏小偏小”或或“不不变变”)。图图10解解析析(1)电电压压表表V1的的量量程程太太大大，使使得得电电压压表表指指针针的的偏偏角角太太小小，测测量量误误差差太太大大，R21 000 的的定定值值电电阻阻太太大大，使使得得电电压压表表指指针针的的偏偏角角太太小小，且且在在改改变变电电阻阻箱箱阻阻值值时时，电电压压表表的的示示数数变变化化不不明明显，故电压表选择显，故电压表选择C，定值电阻选择，定值电阻选择E。A. .电电流表流表G(量程量程为为30 mA、内阻未知、内阻未知)B. .电电阻箱阻箱R(0999.9 )C. .滑滑动变动变阻器阻器R1(020 )D. .滑滑动变动变阻器阻器R2(01 k)E. .开关、开关、导线导线若干若干F. .电电源源E(电动势约电动势约10 V) (1)要完成要完成实验实验，首先需，首先需测测量量电电流表流表G的内阻。的内阻。测测量量电电流表流表G内内阻的阻的实验电实验电路如路如图图11所示。所示。【变变式式训训练练2】(2017山山东东省省潍潍坊坊市市高高三三统统考考)某某兴兴趣趣小小组组要精确测定电源的电动势和内阻，他们找来了如下器材：要精确测定电源的电动势和内阻，他们找来了如下器材：将下述将下述实验过实验过程程补补充完整。充完整。a. .选选择择器器材材，滑滑动动变变阻阻器器R应应该该选选取取_(选选填填“R1”或或“R2”)；b. .连连接接好好电电路路，R的的滑滑片片应应调调到到_(选选填填“a”或或“b”)端；端；c. .断开断开S2，闭闭合合S1，调节调节R，使，使电电流表流表G满满偏；偏；d. .保保持持R不不变变，闭闭合合S2，调调节节电电阻阻箱箱R的的阻阻值值，当当R10 时时，电电流表流表G的示数的示数为为20 mA；如果如果认为闭认为闭合合S2前后干路上前后干路上电电流不流不变变，则电则电流表流表G的内阻的内阻Rg_。图图11图图12答案答案(1)R2a5(2)9401. .某某同同学学利利用用如如图图13甲甲所所示示电电路路测测量量电电源源的的电电动动势势E和和内内阻阻r，可可供供选选择择的的实实验验器器材材有有：待待测测电电源源(电电动动势势约约6 V，内内阻阻约约1 )，定定值值电电阻阻RA(阻阻值值10 )和和RB(阻阻值值1 )，滑滑动动变变阻阻器器R(最最大大阻阻值值10 )，电电流流表表 ( (量量程程为为00.6 A，内内阻阻约约1 )，电电压压表表 ( (量量程程为为05 V，内内阻阻约约10 k)，开开关关S，导导线线若若干干。请请回回答答下下列列问题问题：图图13(1)图图13甲甲为为该该同同学学设设计计的的电电路路图图的的一一部部分分，将将电电路路图图补补充充完完整。整。(2)图图13甲中的甲中的R1应选应选_(填填“RA”或或“RB”)。(3)改改变变滑滑动变动变阻器接入阻器接入电电路的阻路的阻值值，分，分别记别记下几下几组电压组电压表的表的示数示数U和相和相应电应电流表的示数流表的示数I；以；以U为纵为纵坐坐标标，I为为横坐横坐标标，作，作UI图线图线如如图图乙所示，并求出乙所示，并求出UI图线图线在横在横轴轴上的截距上的截距a和在和在纵轴纵轴上的截距上的截距b。请选请选用待用待测电测电源源电动势电动势E、内阻、内阻r、定、定值电值电阻阻R1和和R2，写出，写出a、b的表达式，的表达式，a_，b_，代入相代入相应应数数值值即可得即可得E和和r的的测测量量值值。解解析析(1)利利用用电电压压表表和和电电流流表表测测量量电电源源电电动动势势和和内内阻阻的的实实验验，电电流流表表内内阻阻与与电电源源内内阻阻相相差差不不大大，所所以以要要把把电电流流表表内内接接，电电路路图如答图。图如答图。(2)由由于于滑滑动动变变阻阻器器最最大大阻阻值值只只有有10 ，电电流流表表量量程程只只有有0.6 A，所以需要串联的电阻，所以需要串联的电阻R1应该选择阻值为应该选择阻值为10 的定值电阻的定值电阻RA。2.2017天天津津理理综综，9(3)某某探探究究性性学学习习小小组组利利用用如如图图14所所示示的的电电路路测测量量电电池池的的电电动动势势和和内内阻阻。其其中中电电流流表表A1的的内内阻阻r11.0 k，电电阻阻R19.0 k，为为了了方方便便读读数数和和作作图图，给给电电池池串串联联一一个个R03.0 的的电电阻。阻。按按图图示示电电路路进进行行连连接接后后，发发现现aa、bb和和cc三三条条导导线线中中，混混进进了了一一条条内内部部断断开开的的导导线线。为为了了确确定定哪哪一一条条导导线线内内部部是是断断开开的的，将将电电键键S闭闭合合，用用多多用用电电表表的的电电压压挡挡先先测测量量a、b间间电电压压，读读数数不不为为零零，再再测测量量a、a间间电电压压，若若读读数数不不为为零零，则则一一定定是是_导线导线断开；若断开；若读读数数为为零，零，则则一定是一定是_导线导线断开。断开。图图14排排除除故故障障后后，该该小小组组顺顺利利完完成成实实验验。通通过过多多次次改改变变滑滑动动变变阻阻器器触触头头位位置置，得得到到电电流流表表A1和和A2的的多多组组I1、I2数数据据，作作出出图图象象如如图图15。由由I1I2图图象象得得到到电电池池的的电电动动势势E_ V，内阻内阻r_ 。图图15解解析析用用多多用用电电表表的的电电压压挡挡检检测测电电路路故故障障，电电压压表表的的表表头头是是电电流流计计，原原电电路路有有断断路路，回回路路中中无无电电流流，将将电电压压表表接接在在a、b间间后后有有示示数数，说说明明电电路路被被接接通通，即即a、b间间有有断断路路故故障障，再再测测量量a、a间间电电压压，电电压压表表读读数数不不为为零零，说说明明断断路路故故障障的的范范围围被被缩缩小小到到a、a间间，则则一一定定是是aa导导线线断断开开；若若读读数数为为零零，则则说说明明电路仍未被接通，电路故障一定是电路仍未被接通，电路故障一定是bb导线断开。导线断开。根根据据闭闭合合电电路路的的欧欧姆姆定定律律得得EI1(R1r1)(I1I2)(R0r)，I1I2，上上式式可可简简化化为为EI1(R1r1)I2(R0r)，读读出出两两点点坐坐标标：(60 mA，0.12 mA)和和(260 mA，0.05 mA)，代代入入方方程程解解得得电动势电动势E1.41 V，内阻，内阻r0.5 。答案答案aabb1.41(1.361.44均可均可)0.5(0.40.6均可均可)