2025秋高考物理复习第九章实验九测定电源的电动势和内阻课件

(共36张PPT)
实验九
测定电源的电动势和内阻
1.实验目的
(1)测定电源的电动势和内阻.
(2)加深对闭合电路欧姆定律的理解.
2.实验原理
(1)如图甲所示，改变 R 的阻值，从电压表和电流表中读出几
组 U、I 值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组 E、r 值，最后分
别算出它们的平均值.
甲
乙
(2)用图像法来处理数据，在坐标纸上以 I 为横坐标、U 为纵
坐标，用测出的几组 I、U 值画出 U-I 图像，如图乙所示，直线跟
纵轴的交点的纵坐标表示电源电动势 E 的值，图线的斜率的绝对
值即电源内阻 r 的值.
3.实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸
和刻度尺等.
4.实验步骤
(1)连实物图：电流表用 0.6 A 的量程，电压表用 3 V 的量程，
按实验原理图连接好电路.
(2)滑动变阻器移至最大：把滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值最大的一端.
(3)测几组U、I值：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)整理器材：断开开关，拆除电路，整理好器材.
5.数据处理
(1)公式法：联立六组对应的U、I数据，满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…，让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r.
6.误差分析
(1)偶然误差：电表读数及用图像法求 E 和 r 时作图不准确.
(2)系统误差：如实验原理图甲中由于电压表的分流，测量结
果是：E测7.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一节干电池.
(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，实验中不要将电流I调得过大，读电表要快，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式和第4式为一组、第2式和第5式为一组、第3式和第6式为一组，分别解出E、r值再求平均值.
考点 1 实验原理与操作
【典题1】(2024 年北京卷)某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子
制作了水果电池，并用数字电压表(可视为理想电压表)和电阻箱测
量水果电池的电动势 E 和内阻 r，实验电路如图甲所示.连接电路
后，闭合开关 S，多次调节电阻箱的阻值 R，记录电压表的读数U，
绘出图像，如图乙所示，可得：该电池的电动势 E＝________V，
内阻 r＝________kΩ.(结果保留两位有效数字)
甲
乙
答案：1.0 3.3
考点 2 数据处理与误差分析
【典题2】在“测电池的电动势和内电阻”的实验中，具有如
下器材：待测干电池 E 一节，电压表 V，电流表 A，滑动变阻器
R1(0～10 Ω)，滑动变阻器 R2(0～200 Ω)，开关 S，导线若干.(结果
均保留 2 位小数)
甲
乙
丙
(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选
用___________(填“R1”或“R2”).
(2)实验所用电路如图甲所示，请用笔画线代替导线在图乙
中完成实物连接图，要求保证开关在闭合前滑动变阻器的滑片
处于正确的位置.
(3)该同学由实验数据得到图丙中的图像 b，根据图像 b 求得
电源电动势 E＝______V，内电阻 r＝________Ω.
(4)图丙中 a 图线是某电阻 R 的伏安特性曲线，则两条图线 a、
b 的交点的横、纵坐标分别表示_____________________________
______________________，该同学将该电阻 R 与本实验中的所用
的电池连成一闭合电路，此时电阻 R 消耗的电功率是________W.
(5)假如本实验中所使用的电压表的内阻很大(可视为理想电
压表)，而电流表具有一定的内阻(不可忽略)，则根据本实验原理
图所测得的电源电动势值将_________，内电阻值将________(填
“偏大”“偏小”或“不变”).
答案：(1)R1 (2)如图所示.
(3)1.45
0.85
(4)将该电阻 R 与电源连成闭合电路时，通过
电阻 R 的电流和它两端的电压 0.63 (5)不变 不变
实验方法 安阻法 伏阻法
实验电路
安阻法和伏阻法测电源电动势和内阻.
(续表)
(续表)
考向 1 安阻法
【典题 3】(2023 年广东珠海三模)电学实验中可将电源 E1
与电源 E2 及灵敏电流计 G 连成如图甲所示电路，若灵敏电流
计 G 的示数为 0，说明此时两电源的电动势相等.根据这一原理，
某同学设计了如图乙所示电路来测量某电源 C 的电动势，其中 A
为工作电源(内阻不计)，B 为电动势(为 E )恒定的标准电源，R1、
R2 为电阻箱，R3 为滑动变阻器，G 为灵敏电流计，S1、S3 为单刀
单掷开关，S2 为单刀双掷开关，实验过程如下：
甲
乙
①实验开始之前，将 R1 和 R2 的阻值限定在 1000 Ω到 3000 Ω
之间；
②将 S2 置于“1”处，闭合开关 S1、S3，通过调节 R1、R2、
R3，使灵敏电流计 G 的示数为 0，记录此时的 R1 与 R2 的阻值，分
别为 a、b；
③将开关 S2 置于“2”处，保持通过 R1、R2 的电流不变，重
复上述操作，使灵敏电流计 G 的示数为 0，记录此时的 R1 与 R2
的阻值，分别为 c、d.
根据上述实验过程回答问题.
(1)实验步骤①中，为保护灵敏电流计，开始时滑动变阻器触
头应处在最________(填“左”或“右”)端.
(2)在步骤③中，为保持实验过程中流过 R1 与 R2 的电流不变，
则 a＋b________(填“＞”“<”或“＝”)c＋d.
(3)待测电源 C 的电动势为_____________(用 a、b、c、d、E
中必要的符号表示).
(4)若工作电源 A 的内阻不可忽略，则待测电源 C 的电动势测
量值相比于上述方案结果_________(填“偏大”“偏小”或“不
变”).
解析：(1)由题图乙所示电路图可知，滑动变阻器采用限流接
法，为保护灵敏电流计，开始时滑动变阻器触头应处在最左端.
(2)改用待测电源替换标准电源的位置，其前提条件是工作电
源 A 所在电路电流 I 要保持不变，电源 A 的输出电压固定不变，
采取的措施是使 R1 与 R2 的阻值之和为某一固定阻值，使 R1′和 R2′
的阻值之和也为该固定阻值，即 a＋b＝c＋d.
考向 2 伏阻法
【典题 4】某同学用图所示电路测量电池的电动势和内阻
以及一个未知电阻 R1.
(1)请用笔画线代替导线完成实物图连接.
(2)将 S2 接到 a，闭合 S1，拨动电阻箱旋钮，使电阻箱阻值
为11.0 Ω，此时电压表读数为 2.20 V.然后保持电阻箱示数不变，
将S2 切换到 b，闭合 S1，电压表读数如图甲所示，则其读数为
_________V，由此可算出电阻 R1 的阻值为_______Ω(结果保留 3
位有效数字).
甲
乙
(3)在完成上述操作后，该同学将 S2 切换到 a，闭合 S1，多次
调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数 R 和对应的电压表示数 U，
动势 E＝________V，电源内阻 r＝________Ω(结果保留 3 位有效
数字).
解析：(1)电源是两节电池串联，所以电压表选 3 V 量程.
(2)题图甲电压表量程是 3 V，精确度为 0.1 V，故其读数为
答案：(1)如图所示.
(2)2.60 2.00 (3)2.86 1.29
思路导引
结合电路图闭合电路欧姆定律的表达式，对照图
像的纵横坐标整理出纵坐标随横坐标变化的一次函数关系式，由
直线方程的斜率和截距的物理意义计算电动势和内阻.