高考考点讲座电源电动势和内电阻的测量 

高考考点讲座： 电源电动势和内电阻的测量

——欧姆定律在实验题中的灵活应用 湖北省建始县第一中学

王学章

序：全国高考“理综卷”中的物理实验题，电学实验出现的频率很高，这类实验须遵守三个原则：安全性原则、精确性原则、方便性原则。为了让学生对有关问题有一个基本的把握，我今天给大家讲座的是“电源电动势和内电阻的测量。” 【知识预习】

1、部分电路的欧姆定律：I?【讲座设计】

（一）电动势和内电阻的测量

1、据实验器材的给定设计实验电路 2、数据处理的方法及其拓展

（二）电阻的测量及电源电动势和内电阻测量的交错设计 【讲座进程】

一、电源电动势和内电阻的测量

1、粗测电动势——用电压表测电源的开路电压（电压表内阻越大，测量结果越精确） 2、中学教材的给定实验电路：

实验原理：E?U?Ir

实验方法：测量多组U、I数据，用

公式法或图象法求E、r

3、不同器材的给定和相应的方程表达——公式法处理实验数据 （1）伏特表、安培表、滑动变阻器：?U R2、闭合电路的欧姆定律：I?E R?r?E?U1?I1r 联立求出E、r

?E?U2?I2rU2?E?U?r1?R?1（2）伏特表、电阻箱： ? 联立求出E、r

U?E?U?2r2?R2?（3）安培表、电阻箱： ?

4、图象法处理实验数据

?E?I1(R1?r) 联立求出E、r

?E?I2(R2?r)（1）测量多组I、U值 U ①图线纵截距=E

E 作出U?E?Ir图象 ②图线斜率绝对值=r

O I短 I （2）测量多组U、R值 ①：图线纵截距? 作出

1 E11rr??图象 ②：图线斜率? UEE(R0?R)E例1：由图象求电源的电动势和内电阻

由图象求得：E=10V r=46?

（3）测量多组I、R值 ①：直线斜率 =E 作出R?RA?E1 ?r图象 ②：纵线截距的绝对值=r

I例2：由图象求电源电动势和内电阻

由图象求得：E=3V r=1?

5、关于给定电源和电阻构成的确定电路的图象分析 （1）图象：

（2）图象信息：

①图线Ⅰ的纵截距——电源电动势E=3V ②图线Ⅰ的斜率——电源内电阻r = 0.5Ω ③图线Ⅱ的斜率——外电阻R=1Ω

④图线Ⅰ和Ⅱ的交点的物理意义——该电源（E、r）和R组成电路的工作状态

图线Ⅰ的方程：U=E-Ir 图线Ⅱ的方程：U=IR

⑤交点纵坐标——电源的输出电压（交点横坐标—电路中的电流） ⑥交点两坐标乘积——电源的输出功率 P=IU=4W ⑦电源效率??

二、电阻的测量及电源电动势和内电阻测量的交错设计，相映成趣

例题3：现要测电阻R0阻值和干电池的电动势E及内阻r，给定的器材有：两个理想电压表○V（量程均为3V），理想电流表○A（量程为0.6A），滑动变阻器R，待测的电阻R0，两节串联的电池，电键S及导线若干；某同学设计一个如图（a）所示的电路同时测电阻R0阻值和电池组的电动势及内阻，调节变阻器，两电压表和电流表分别测得多组U1、U2、I的读数，并作出U1—I图（图线1）和U2—I图（图线2），见图（b）。 （1）由图可知得出电阻阻值为 4.0 Ω

（2）电池组E的电动势为 3.0 V，内阻为 2.0 Ω

例4：请从下列器材中选择适当仪器设计一个电路，要

求用此电路既能测量待测电阻Rx的电阻（约500Ω），又能测量电源E的电动势。

U?100%?66.7% Ea．待测电阻Rx：阻值约500Ω

b．滑动变阻器R1：总阻值1000Ω

c．电阻箱R2：最大阻值999.9Ω

d．电阻箱R3：最大阻值99.9Ω

e．电流表G：量程3mA，内阻约50Ω

f．电源E：电动势约为3V，内阻很小但不可忽略

g．单刀双掷开关一个及导线若干

（1）实验中应选取的器材有： abcefg （填写器材前面的字母序号） （2）请在虚线框中画出实验电路图。

（3）在测出电阻Rx的值后（记为Rx），再利用此电路测量电源E的电动势：调节相应元件，测量两次并记录电阻箱读数R和R′ 记对应的电流表读数I和I′ 用上述物理量表示电源E的电动势为

II?(R?R?)

I??I结束语：在复习的过程中，同学们一定要注意常规实验和创新实验的联系与区别，我希望今天的讲座能对同学们突破实验“瓶颈”、提高解实验题的能力有所帮助。