2022届高考物理一轮突破实验十二 测量电源的电动势和内阻

实验十二　测量电源的电动势和内阻 【实验过程】 1．连接电路：电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验电路图连接好电路。 2．测量与记录： (1)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。 (2)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。 (3)用同样方法测量出多组I、U值，填入数据记录表格中。 (4)断开开关，拆除电路，整理好器材。 【数据处理】 　设计表格，将测得的六组U、I值填入表格中。 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组 U/V I/A 方法一：计算法 由U＝E－Ir列多个方程组求解，再求E、r的平均值。 方法二：图象法 以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建坐标系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r。 【误差分析】 1．偶然误差： (1)读数不准引起误差。 (2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差。 2．系统误差： (1)若采用甲图电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，Iv＝。其U­I图象如乙图所示。 结论：E测<E真，r测<r真。 (2)若采用丙图电路，由于电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA。其U­I图象如丁图所示。 结论：E测＝E真，r测>r真。 【注意事项】 　(1)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0.5 A，读数要快。 (3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些。 (4)若U­I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＝||确定。 (5)电流表要相对电源外接(因为r很小)。 【实验创新】 　测量电源的电动势和内阻，常用电流表外接法和内接法，在电源内阻比较小时用外接法，在电源内阻比较大时用内接法。本实验的创新有三个视角。 视角一：利用电表改装 视角二：电流表＋拉力敏感电阻丝 视角三：定值电阻扩大电源内阻 教材原型实验 【典例1】在做测量一只蓄电池(电动势约为2.2 V，内阻很小)的电动势和内阻的实验时，备有下列器材供选用： A．定值电阻(阻值为R1＝1 Ω) B．定值电阻(阻值为R2＝20 Ω) C．直流电流表(量程0～0.6 A或0～3 A，内阻约为0.2 Ω) D．直流电压表(量程0～3 V或0～15 V，内阻约为5 kΩ) E．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω) F．滑动变阻器(阻值范围0～1 000 Ω) G．开关 H．导线若干 (1)实验电路如图甲所示，为防止电源短路，用作保护电阻的定值电阻应选用__________(选填“A”或“B”)；滑动变阻器应选用__________(选填“E”或“F”)。 (2)某同学将选定的器材完成了实验电路的连接，闭合开关后发现无论怎样移动滑片P，电压表示数约为2.2 V不变，电流表的示数始终为零，则电路故障可能是下述中的__________。 A．b、c间断路　　　　　B．a、P间某点电阻丝断路 C．P与电阻丝未接通 D．保护电阻断路 (3)某小组按正确的操作步骤完成实验，根据实验记录，将测量数据描点如图乙，请在图乙中作出相应图象。则待测蓄电池的电动势E为____________V，内阻r为__________Ω。(结果均保留两位有效数字) 创新型实验 类型一　不变目的变装置(利用电表改装) 【典例2】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻箱阻值R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω 的电阻。 (1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′两条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是__________导线断开；若读数为零，则一定是__________导线断开。 (2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图。由I1­I2图象得到电池的电动势E＝__________V，内阻r＝__________Ω。 类型二　不变目的变装置(电流表＋拉力敏感电阻丝) 【典例3】某同学用如图甲所示电路测量某电源的电动势和内阻，电路中AB段为拉力敏感电阻丝。拉力敏感电阻丝的阻值R随拉力F线性变化，其线性关系为RL＝15＋10F，单位为Ω。 　　 (1)待测电源的电动势E约为5 V，内阻r约为2 Ω，电流表应选择__________。(填序