专题8.3电源电动势和内阻的测量、练习使用多用电表【讲】教师版.docx

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1、专题8.3电源电动势和内阻的测量、练习使用多用电表【讲】目录一讲核心素养1二讲必备知识2【知识点一】伏安法测电源的电动势和内阻2【知识点二】多用电表的改装及原理11【知识点三】多用电表的使用和读数15三 .讲关键能力18【能力点一】.会用多用电表检测电路故障18【能力点二】会用多用电表探索黑箱内的电学元件21四 .讲模型思想-测定电源电动势和内阻的其他方法25模型一 安阻法测电动势和内阻25模型二 伏阻法测电动势和内阻30一讲核心素养1 .科学探究：测定电源的电动势和内阻掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.O掌握用图象处理实验数据的方法。掌握实物图连接的技巧2 .科学态度与责任：

2、练习使用多用电表。1.了解多用电表的构造和工作原理.【变式训练】（2021 湖北宜城一中月考）小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。图中电流表的示数为 Ao调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下:UN/A请根据表中的数据，在坐标纸上作出S/图线。由图线求得：电动势E=V,内阻r=Qo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【答案】（2）U-/图线见解析 均可）均可）（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大【解析】电流表选用量程为。0.6A,分度值为0.02A,则其读数为0.

3、44A。坐标系选择合适的标度，根据表中数据描点作出的图线如图所示。图线与纵轴交点为“1.61 V故E=L61V,由图线的斜率石=知，电池内阻为L24Q。注意此处不要用图 象与纵轴交点值除以与横轴交点值。长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时间放电，也会引起电动势变化,导致实验误差增大。【知识点二】多用电表的改装及原理改装为电压表改装为大量程的电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U=/g(a+R)故 R j Rg/述 g = Q/g)R故”第/一改装后电表内阻Rv = Ra + RRaRR nRA-R + Rg%【例1】（2021河南省顶尖名校4

4、月联考）图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池; Ri、4、&、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头。的满偏电流为250 pA,内阻为480 Q。虚线方框 内为换挡开关，A端和8端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V 挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆xlOO。挡。图甲中的A端与(填“红”或黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用，下列说法正确的是(填正确答案标号)。A.在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流

5、挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得4+&=Q, 7?4=Q。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时3端是与力”相连的，则多用电表读数为； 若此时8端是与“3”相连的，则读数为；若此时3端是与“5”相连的，则读数为 o (结果均保留3位有效数字)【答案】 黑 (2)B (3)160 880 (4)1.41 mA1.10x103。2.82 V【解析】(1)与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零的作用，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整治使电 表指针指在表盘右端电阻“(F位置。换挡开关接2时，是量程较小的

6、电流表，所以= 160Q换挡开关接4时、是量程较小的电压表，这时表头与幻、&并联组成新表头，新表头的内阻(R+&)Rg 吊+&+凡= 120。新表头的量程是1mA,所以（4）某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时3端与“广相连，则多用电表是量程为2.5 mA的电 流表，则读数为L41 mA；若此时3端与为”相连接,多用电表是欧姆xlOO C挡,则读数为11.0x100 Q即 1.10x103 Q；若此时3端与“5”相连接，多用电表是量程为5 V电压表，则读数为2.82 V。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学探究。【必备知识】欧姆表原理（多用电表测电阻原理）1 .构造如图

7、所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。外部：接被测电阻尺。全电路电阻R总=小+宠+厂+&。2 .工作原理 闭合电路欧姆定律/=3 .刻度的标定红、黑表笔短接（被测电阻&=0）时，调节调零电阻凡 使/=L电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆 调零。（1）当/=/g时; &=0,在满偏电流/g处标为“0”。（图甲）(2)当/=0时，R.在/=0处标为“co”。(图乙)(3)当/=9时，&=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值，&叫中值电阻。【变式训练某同学欲将内阻为98.5 Q、量程为100 pA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，

8、要求 改装后欧姆表的15 kQ刻度正好对应电流表表盘的50(1A刻度。可选用的器材还有:定值电阻Ro(阻值14 kQ), 滑动变阻器Ri(最大阻值1 500 Q),滑动变阻器/?2(最大阻值500 Q),电阻箱(099 999.9 Q),干电池(E=L5 V,厂=L5Q),红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图甲中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Q;滑动变阻器选(填唱”或刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图乙所示。表盘上。、处的电流刻度分别为25和75,则八b处 的电阻刻度分别为、o(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针

9、指向kQ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋 钮位置如图丙所示，则电阻箱接入的阻值为丙【答案】(1)如图所示900 Ri(2)45 kQ 5 kQ (3)0【解析】(1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即+Ro+RA+R=15kQ,解得R=900 Q。由于滑动变 阻器&的最大阻值为500 Q,所以滑动变阻器选R。(2)根据闭合电路欧姆定律，得Ia= 口p和=，代入数据解得凡=45 kQ, R=5 kQ。 K内十K”K内十Kb(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变

10、阻器，使欧姆表 指针指在0刻度上。电阻箱的阻值为35 000.0 Q。【知识点三】多用电表的使用和读数1 .多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有儿个量程或倍率。2 .外形如图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关， 它的四周刻有各种测量项目和量程。3 .多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮（使电表指针指在右端零欧姆处）、指针定位螺丝（使电表指 针指在左端的位置）、表笔的正、负插孔（红表笔插入插孔，黑表笔插入“一”插孔）。4 .读数测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。测电压和电流时，如

11、果所读表盘的最小刻度为1、等，读数时应读到最小刻度的下一位；若表盘的最小 刻度为、等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。【例1】（202如西城区月考）如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“xlO（F的欧姆挡测电阻时，表针如 图所示，则：所测电阻的阻值为 Q;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0x104。的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是（选填“义10”100”或“1 k”）。用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为 mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为 mA。当选用量程为1

12、0 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为 Vo【答案】（l）l.5xl（）3 xl k都正确）153（152154都正确）【解析】（1）欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15,倍率为“xlOO”,读数为1.5x1030；测2.0x104。电阻 时应选“xl k”的欧姆挡。选用量程为50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA,每一小格表示1 mA,测量的精确度为1 mA, 应估读到0.l mA（此时为1/10估读），指针对应的读数为30.7 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大 格表示50 mA,每一小格表示5 mA,测量的精确度为5 mA,应估读到1 mA（此时为

13、1/5估读），指针对应 的读数为153 mAo选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V,每一小格表示0.2V,测量的精确度为0.2V,应估读到0.1 V（此 时应为1/2估读），指针对应的读数为6.1 Vo【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念和科学探究。【变式训练】（2021北京市昌平区二模练习）用如图所示的多用电表测量定值电阻。待测电阻的阻值约为20 Q,测量步骤如下：调节指针定位螺丝，使多用电表指针对准（选填“直流电流、电压”或“电阻”）“0”刻线。将选择开关转到电阻挡的（选填“、1，”以10”或“100）的位置。将红、黑表笔插入“ + ”、“一”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零

14、旋钮，使电表指针对准电阻的 （选填“0刻线”或s刻线”将两表笔分别与待测电阻相接，读取数据。测量后需要继续测量一个阻值大约是2 kC左右的电阻。在红黑表笔接触这个电阻两端之前，请从下列选 项中挑出必要的步骤，并按 的顺序进行操作，再完成读数测量。A.调节定位指针螺丝，使多用电表指针对准“（F刻线B.将红黑表笔接触C把选择开关旋转到“xi k位置D.把选择开关旋转到“x 100”位置E.调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的“0”刻线【答案】 直流电流、电压 xl。刻线(2)DBE【解析】 调节指针定位螺丝，进行机械调零，使多用电表指针对准直流电流、电压“0”刻线。因待测电阻约为20 Q,则将选

15、择开关转到电阻挡的“xl”的位置。将红、黑表笔插入“+、“一”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的“0刻 线”。测量后要继续测量一个阻值大约是2 kQ左右的电阻，则需先将选择开关旋转到+ 100”位置，然后两表笔 短接调零，使电表指针对准电阻的“(F刻线。故为D、B、Eo三.讲关键能力【能力点一】.会用多用电表检测电路故障检测电路断点1 .电流挡检测：将电流表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路.2 .电压挡检测：将电压表与部分电路并联，若示数为零或小于电动势，说明该部分电路完好.若示数等于 电动势，说明该部分电路中有断点.3 .欧姆挡检测：将各元件

16、与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若电阻无穷大说明此元件断路.例1 (2021 安徽皖江名校联盟摸底大联考)某实验小组在练习使用多用电表时，他们正确连接好电路如图 甲所示.闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱Ro,灯泡都不亮，电流表无读数，他们判断电路可能出 现故障.经小组讨论后，他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路.已知保护电阻R=15Q,电流表量程为 050 mA.操作步骤如下：将多用电表挡位调到欧姆XI挡，再将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；断开图甲电路开关S,将多用电表两表笔分别接在。上，多用电表的指针不偏转；将多用电表两表笔分别接在。、。上，多用电表的示数如图乙所示；将多用电表两表笔分

17、别接在c、e上，调节Ro=2OQ时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁 所示.回答下列问题：图丙中的多用电表读数为1;图丁中的电流表读数为 mA.操作步骤中，多用电表红表笔应接(选填%”或7)点.(3)电路的故障可能是.A.灯泡短路B.灯泡断路C.保护电阻R短路D.保护电阻R断路(4)根据以上实验得出的数据，同学们还计算出多用电表内部电源的电动势=V(结果保留三位有效 数字).【答案】24(2)e (3)B2 .会用多用电表测量电压、电流.3 .测量定值电阻和二极管的正负极.4 .会用多用电表进行简单的电路故障分析。二讲必备知识【知识点一】伏安法测电源的电动势和内阻1 .实验原理闭合电

18、路欧姆定律.2 .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.3 .实验步骤电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图连接好电路.甲乙把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端.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s，t/1).用同样的方法再测量几组/、 U值，填入表格中.断开开关，拆除电路，整理好器材.4 .实验数据处理E=U-lr列方程组 一,解出E、八并多次测量求平均值.EUi-hr用作图法处理数据，如图所示.【解析】（1）欧姆表的读数为24x1 Q=24Q,电流表的最小分度是1 mA,需估读到0.1 mA,所以图丁中 的电流表

19、读数为38.0 mA.根据电流必须从电流表正接线柱流入，电流从欧姆表的红表笔流入，黑表笔流 出，电路中电流表在e端为负极，即电流经过电流表的方向为d-e,则操作步骤中，多用电表黑表笔应 接c点，红表笔应接e点.（3）将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转，说明ac间有 断路.将多用电表两表笔分别接在A c上，多用电表的示数不为零，所以电路的故障是灯泡断路.（4）由操 作步骤中多用电表指针正好指在中间刻度，根据欧姆表的中值电阻等于其内阻，则知欧姆表的内阻为R欧=15 Q.操作步骤中，根据闭合电路欧姆定律得：1=口皿皿,又Ro+RmA=24Q,故巴=/（扁+凡认 &）十NmA十代欧

20、+ R 欧）= 38.0x1 0*3x（24+15） V1.48 V.【素养提升】本题考察的学科素养主要是物理观念与科学探究。【变式训练】（2021邢台市质检）如图是某同学连接的实验电路实物图。若Li、L2灯都不亮，他采用下列两 种方法进行故障检查：应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于的量程是（）B. 0-10 VA. 0-2.5 VC. 0-50VD. 0250 V（2）该同学的测试结果如表1所示，在测试、人间直流电压时，红表笔应接触（填%“或?”）。根据 测试结果，可以判定故障是（）A.灯Li短路B.灯L2短路C. 段断路D.4段断路表1测试点、bc、dd、f电压表示数情况

21、有示数无示数有示数将开关断开，再选择欧姆挡测试，测试结果如表2所示，那么进一步检查出的故障是（）B.灯L2断路A.灯Li断路C灯Li、灯L2都断路D. de段断路表2测试点c、dd、ee、f指针偏转情况【答案】(1)B (2)a D (3)D【解析】(1)四节干电池的总电动势为6V,应用多用电表的直流电压的10V挡测量，故选B。在测试、人间直流电压时，因为电流必须从多用电表正接线柱流入，所以红表笔应当接触A项，若灯L短路，Li灯不亮，而L2灯亮，与题不符，故A错误；B项，若灯L2短路，L?灯不亮，而L 灯亮，与题不符，故B错误；C项，cd段断路，则大/间没有电压，无示数，故C错误；D项，4段断

22、路 时，电路中无电流，两灯泡都不亮，、和d、/间有电压，c、d间无电压，与题相符，故D正确。欧姆表的刻度无穷大在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，小 e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故D正确。【能力点二】会用多用电表探索黑箱内的电学元件1 .晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。甲乙丙2 .晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时，它的 电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。3 .将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红

23、、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负” 极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。【例1】(2021浙江名校协作体模拟)钱华同学的爸爸是个电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一 些测量.在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光 二极管的负极.钱华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“XI，挡，经过之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白 光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光.这说明二极管的负极是（选填

24、“长管脚” 或“短管脚”）所连接的一极.钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的“X1挡挡，X1OO 挡”、“xl k挡”分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越（选填“大”或“小”）， 请帮助他分析一下具体的 原 因：【答案】（1）欧姆调零 短管脚（2）小 原因见解析【解析】（1）在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑 表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极.F从XI挡、X10挡、X100挡到Xlk挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律/=豆厂可知，A I AQ通过二极管的电

25、流越来越小，根据P = /2R可知二极管的亮度越来越小.【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学探究。【变式训练】（2021哈师大附中模拟）如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表 对其进行探测.在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图中多用电表的（选填或 C”）.在用多用电表的直流电压挡探测黑箱/接点间是否存在电源时，一表笔接m另一表笔应（选 填“短暂”或持续”）接b,同时观察指针偏转情况.在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“XI”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值.测量中发 现，每对接点间正、反向阻值均相等，测量记录如下表.两表笔分别接4、b时

26、，多用电表的示数如图 乙所示.请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路.两表笔接的接点多用电表的示数。、bQa、c10.0 Qb、c15.0 Q【答案】(1)A (2)短暂如图所示【解析】(1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝A,使指针指到左边的“(F刻度线处.为保护多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否存在电源时，应短暂接触接点。.欧姆表的读数为5、1Q=5Q；每对接点间正反向电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，根据表格中 两接点间电阻的数值，可设计的电路图如图所示.【变式训练】(2021 江苏海门中学第二次质调)如图所示，在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串、 并联电路，

27、黑箱面板上有三个接线柱1、2和3。在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图中多用电表的（选填歹或5。在用多用电表的直流电压挡探测黑箱内任意两接点间是否存在电源时，要一表笔接某一点（如1）,另一表 笔应（选填“短暂”或“持续”）接另一点（如2）,同时观察指针偏转情况。在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值，测量结果如两表笔接的接点多用电表的示数1、21.0 Q2、31.5 Q1、32.5 Q在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为 Q。【答案】（1）A （2）短暂（3）见解析图甲【解析】

28、（1）多用电表使用前应进行机械调零，机械调零部件为人使用多用电表测量电压时，为保证电表不被损坏，往往要进行试触，即让两表笔进行短暂接触，观察指 针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表。(3)根据已知1、2间电阻为1.0 Q, 2、3间电阻为1.5 Q, 1、3间电阻为2.5 Q,可画出电阻的连接方式如图 甲所示。甲(4)若将1、3用导线连接起来，则等效电路图如图乙所示，则Q = 0.6Q。乙四.讲模型思想-测定电源电动势和内阻的其他方法模型一 安阻法测电动势和内阻1 .实验原理闭合电路的欧姆定律E=/R+，电路图如图所示.2 .实验器材电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3 .数

29、据处理计算法：由七=，2& +，2 解方程组求得r.(2)图象法：由E=/(R+r)可得可作:-R图象（如图甲）11r卜R图象的斜率k=i，纵轴截距为5 1.S=：厂，可作R图象（如图乙）R：图象的斜率左=区 纵轴截距为一片4.误差分析（1）误差来源：电流表有内阻，导致内阻测量不准确;（2）结论：石测=石真，一测r真（测=r真+小）.【例1】一同学测量某干电池的电动势和内阻.如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路,请指出图中在器材操作上存在 的两个不妥之处实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数/,以及计算的;数据见下表:R/QI/Ay/A-1根据表中数据，在图的方格纸上

30、作出R关系图像.OI:DI由图像可计算出该干电池的电动势为 V；内阻为 Q.为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的 两端.调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为 V,内阻应为 Q.【答案】（1）开关未断开电阻箱阻值为零见解析图 都算对）都算对）（3）1.34结果与问第一个空格一致1.0结果比（2）问第二个空格小 0.2【解析】（1）在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的 安全.根据闭合电路欧姆定律，得E=I（R+r）F1即 R=，_r=Eq_

31、r,即R一:图像为直线.描点连线后图像如图所示.根据图像可知r=1.2 Q.图像的斜率为电动势E, 在H图像上取两点（2.59）、（5,5.61） 则后=V=1.34 V.根据欧姆定律，得电流表的内阻U 66x10 37= 0.33 Q = 02。，该干电池的内阻应为，=一以=1.0。R一;图像的斜率仍为电动势E,即E=1.34V【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维及科学探究。【变式训练】（2021辽宁铁岭联考）随着全世界开始倡导低碳经济的发展，电动自行车产品己越来越受到大 家的青睐，某同学为了测定某电动车的电池的电动势和内电阻，设计了如图甲所示电路，提供的实验器材A.电动车的电池一组

32、，电动势约为12V,内阻未知B.直流电流表，量程300 mA,内阻很小C.电阻箱上 阻值范围为0999.9QD.定值电阻Ro，阻值为10 QE.导线和开关当他闭合开关时发现，无论怎样调节电阻箱，电流表都没有示数，反复检查后发现电路连接完好，估计 是某一元件损坏，因此他拿来多用电表检查故障，他的操作如下：断开电源开关S；将多用电表选择开关置于xl Q挡，调零后，红黑表笔分别接扁两端，读数为10Q；将多用电表选择开关置于xlOQ挡，调零后，将红黑表笔分别接电阻箱两端，发现指针读数如图乙所示, 则所测阻值为 d 然后又用多用电表分别对电源和开关进行检测，发现电源和开关均完好。由以上操作可知，发生故障

33、的元件是。在更换规格相同的元件后重新连接好电路。改变电阻箱的阻值R,分别测出通过阻值为Ro=lO Q的定值电阻的电流/,下列三组关于R的取值方案 中，比较合理的方案是(选填方案编号或3”)。方案编号电阻箱的阻值123(4)根据实验数据描点，绘出的;-R图象是一条直线。若直线的斜率为左,在半坐标轴上的截距为近 则该电 源的电动势E=，内阻厂=o (用左，和Ro表示)【答案】 70电流表(3)2 (4)1 1一R)【解析】(1)欧姆表表盘读数为“7Q”，倍率为“xi(F,故所测阻值为70 Q；故障检测时，除电流表外其余 部分均没有问题，故问题只能出在电流表处；图线与纵轴交点为电源电动势E；图线斜率

34、的绝对值为内阻片5 .误差分析偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作。一/图象时描点不准确.系统误差若采用图所示电路本实验的误差来源于电压表的分流，通过电流表的电流小于干路电流，由后=。+得知，电动势石测真， 若将盘内阻与电源并联等效为电源，则委示数为通过电源的电流，所测内阻为等效电源的内阻(如图虚线框 所示),则测真.因Rvr,故E测nE真，r测勺真.若采用图所示电路，将电源与 串联等效为电源，如图虚线所示， 示数为等效电源的电压， 为干路 电流，由闭合电路欧姆定律=。+/(r+Ra)，E测=八，-测=厂+以，若Ra未知，由于Ra与很接近，所 以测误差较大，故一般不采用此种接法；但若

35、Ra已知，此法可测厂的准确值.6 .注意事项为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池.(2)电流不要过大，应小于0.5A,读数要快.(3)要测出不少于6组的(/,数据，变化范围要大些.为减小电流表的读数误差，电流表指针偏转角度应该尽量大于三分之一，即电流范围为100 mAZ300 mA, 根据欧姆定律，总电阻范围为120QNRN40Q,扣除定值电阻10Q,即电流表内阻和电源内阻加上电阻箱电 阻应该大于等于30。而小于等于110 Q,由于电流表内阻不计，故应该选方案2；(4)根据闭合电路欧姆定律，有=/(r+&)+/?),则,为对比一次函数R相当于x, 1L2j占相当于上;相当于y, Mr

36、+R)相当于/?；解得=，扁。模型二 伏阻法测电动势和内阻1 .实验原理闭合电路欧姆定律E=U+/r,电路图如图所示.2 .实验器材电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺.3 .数据处理(1)计算法：由E=U? +5/？1仿一 &解方程组可求得E和r.(2)图象法：由=。+率得:1 I r 111r万=豆+三斤故万一无图象的斜率仁后纵轴截距为，如图4 .误差分析误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确;（2）结论：E测E真，一测真.【例0（2021北京市石景山区上学期期末）如图所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图, 已知电池组的电动势约为3

37、V,内阻约为2 0。现提供的器材如下：A.电池组B.电压表Vi（量程010V,内阻约为10 000 Q）C.电压表V2（量程03 V,内阻约为3 000 Q）D.电阻箱R（099.9Q）E.定值电阻Ri=20QF.定值电阻&=1000。G.开关和导线若干如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选择（选填或“C）定值电阻Ro应选择 （选填或F”）。改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的 4图象如图所示，图线与横、纵坐标轴的截 距分别为一仄a,定值电阻的阻值用Ro表示，则可得该电池组的电动势为,内阻为（用字母 表不）。-b o（选填“偏大偏小或“不变”），内阻的测量值与真实值相比该

38、实验测得的电动势与真实值相比（选填“偏大”“偏小”或不变”）。【答案】（1）C E （2）：*-Ro （3）偏小偏小【解析】（1）电压表V1的量程太大，使得电压表指针的偏角太小，测量误差太大，&=1 000 Q的定值电阻 太大，使得电压表指针的偏角太小，且在改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故电压表选择C, 定值电阻选择E。由闭合电路欧姆定律得U=E-（r+&）,化简得=二等4+4,则有氏=二等，。二,解得=!AU lL K tLt） 乜乜Clr=Roo考虑到电压表的分流作用，则有石=。+作+为（r+7?0），变形得普/4+%”纵轴截距变大，为看+喘笆计算时依然用持字哈4求解后和八则

39、U 乜 K 匕 LKy匕 SavU L K L求得的值均偏小。【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学思维及科学探究。【变式训练】（2021山西怀仁一中月考）某课题研究小组准备测量一个锂电池的电动势和内阻，在操作台上 准备了如下实验器材：A.待测锂电池（电动势石约为3.7V,内阻厂未知）B.电压表VI（量程。3 V,内阻约为几千欧）C.电流表A（量程0.6A,内阻Ra=2.0Q）D.电阻箱照（099.9C）E.滑动变阻器&（最大阻值为10 Q）F.定值电阻扁（阻值约为5 Q）G.开关S一个，导线若干在实验操作过程中，该小组成员设计了如图甲所示电路.多次改变电阻箱吊的阻值R,读出电压U,根据测得

40、的数据作出图象，如图乙所示，则电源电动势E=V.U K为了测定锂电池的内阻需测出电阻Ro的阻值，小组成员设计了如图丙所示的电路，请在图丁中连接对应 的实物图.实验过程中，某次测量电流表示数为0.40 A时，电压表示数如图戊所示，由此可求得Ro=Q；结合图乙可求得电池内阻r=Q.（以上两空结果均保留两位有效数字）【答案】(1)3.6(3.60) (2)见解析图【解析】 根据闭合电路的欧姆定律有E=%+Ro)+U,两边同时除以EU,整理可得持字哈4, IC/1/对照4图象可知，1=得，解得=3.6V U KS 1 o实物连线如图.由电表读数规则可知电压表读数为U=2.80V,所以吊)=，一Ra=4

41、.8Q；由斜率攵始 1Cj13得解得r=3.0Q.（4）若U/图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r=|比|确定.【例1】（2021黑龙江模拟）为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材:A.被测干电池一节；B.电流表1：量程。0.6A,内阻小=0.3。；C.电流表2：量程00.6A,内阻约为0.1Q；D.电压表1：量程03V,内阻未知；E.电压表2：量程。15 V,内阻未知；F.滑动变阻器1： 0-10Q, 2A；G.滑动变阻器2： 0100 Q, 1A；H.开关、导线若干.伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影

42、响，测量结果存在系统误差；在现有 器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻.在上述器材中应选择的器材为：（填写选项前的字母）；实验电路图应选择下图中的（填呷”或“乙）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U/图象，则干电池的电动势=V,内 电阻r=Q【答案】（l）ABDFH （2）甲【解析】（1）在上述器材中请选择适当的器材：被测干电池一节；电流表B的内阻是已知的，故选B,电 压表选择量程。3 V的D,滑动变阻器选择阻值较小的F,开关、导线若干，故选ABDFH；因电流表的内阻已知，故实验电路图应选择图甲；根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U /图象，则干电池的

43、电动势E=1.5V,内电阻 r= Q0.3 Q=0.7 Q.【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学探究要求考生理解并掌握实验电路的设计与实验器材选取。【必备知识】1.实验电路从减小误差考虑，普通的干电池内阻较小，应选用电流表内接法，当被测电源内阻较大时，应选用电流 表外接法.为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，通常在干路中串联一个保护电阻.2.器材选择电压表：根据所测电池的电动势选择量程.电流表：由于干电池允许的最大电流约为0.5A,电流表一般用0.6 A量程.滑动变阻器：既要考虑把电流控制在安全范围内，不能使阻值太小；又要考虑调节方便，不能使阻值太 大.【变式训练】（2021四川宜宾市上学

44、期一诊）要精确测量一个直流电源的电动势和内阻，有下列实验器材可 供选择：A.待测电源（电动势约为4.5 V,内阻约为2 Q）B.电流表A（量程为0.6A,内阻为1Q）C.电压表V（量程为15 V,内阻为3 kC）D.电压表V2（量程为3V,内阻为2kQ）E.定值电阻R = 500 QF.定值电阻/?2=1 000。G.滑动变阻器R（阻值范围为。20 C）H.开关及导线若干该实验中电压表应选，定值电阻应选（均选填器材前面的序号）。(2)在方框中画出实验电路图。【答案】(1)D F (2)见解析图【解析】(1)待测电源的电动势约为4.5V,用量程为15 V的电压表V1读数误差较大，选用量程为3 V

45、的 电压表V2，需串联电阻扩大电压表V2的量程，串联的定值电阻H=与y4v=l 000 故电压表应选D, 定值电阻应选F。(2)如图所示。甲乙【例2】(2021云南红河哈尼族彝族自治州统一检测)甲同学利用如图中所示的电路测定电源的电动势和内阻, 提供的器材有：A.干电池两节，每节电动势约为1.5V,内阻未知B.直流电压表Vi：量程3V,内阻约为3kQC.直流电压表V2：量程15V,内阻约为6kQD.直流电流表A：量程0.6A,内阻Ra = 2CE.滑动变阻器F.导线和开关为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选用(选填vr或”广)；某次实验部分数据如下表所示，其中一组数据读数如图乙所示，读出数据，完成下表.则：处的读数 为 V；处的读数为 A.UNCDZ/A（3）利用表格中的数据在图中作出U/图象;由图象可知，两节干电池总电动势E=V,总内阻r=Q（计算结果保留三位有效数字）【答案】（l）Vi 均可）（3）见解析图 均可）