专题9.5 实验十 测定电源的电动势和内阻---2022届高考物理一轮复习考点全攻关

专题9.5 实验十 测定电源的电动势和内阻 【考点要求】 1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法. 2.掌握用图象处理实验数据的方法. 3.掌握实物图连接的技巧． 考点一　伏安法测电源的电动势和内阻 【基础回扣】 1．实验原理 闭合电路欧姆定律． 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 (1)电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图1连接好电路． 图1 (2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端． (3)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)断开开关，拆除电路，整理好器材． 4．实验数据处理 (1)列方程组，解出E、r，并多次测量求平均值． (2)用作图法处理数据，如图2所示． 图2 ①图线与纵轴交点为电源电动势E； ②图线斜率的绝对值为内阻r. 5．误差分析 (1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图象时描点不准确． (2)系统误差 ①若采用图3所示电路 图3 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E＝U＋Ir得知，电动势E测<E真，若将内阻与电源并联等效为电源，则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r测<r真． 因RV≫r，故E测≈E真，r测≈r真． ②若采用图4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E＝U＋I(r＋RA)，E测＝E真，r测＝r＋RA，若RA未知，由于RA与r很接近，所以r测误差较大，故一般不采用此种接法；但若RA已知，此法可测r的准确值． 图4 6．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U－I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． 【例1】 (2020·山东卷·14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究．实验室提供的器材有： 干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)； 电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)； 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)； 定值电阻R1(阻值2 Ω)； 定值电阻R2(阻值5 Ω)； 开关一个，导线若干． (1)该小组按照图5甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________．(单选，填正确答案标号) A．电压表分流 B．干电池内阻较小 C．滑动变阻器最大阻值较小 D．电流表内阻较小 图5 (2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示． 序号 1 2 3 4 5 6 7 I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40 U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52 请根据实验数据，回答以下问题： 1 图6中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像． 图6 ②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”)． 2 用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图7所示实物图连接成完整电路． 图7 【答案】　(1)B　(2)①见解析图(a)　②R1　③见解析图(c) 【解析】(1)电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确． (2)①根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示． ②由图像可知E＝1.55 V，U＝0时I＝0.59 A，故r′＝≈2.63 Ω， 由于2 Ω<r′<5 Ω， 又r′＝r＋R(r为电源内阻，R为定值电阻)， 故定值电阻只能是R1. 3 先画出原理图，如图(b)，然后依据原理图将各仪器依次连接起来，如图(c)． 【例2】(2020·云南红河哈尼族彝族自治州统一检测)甲同学利用如图8甲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1.5 V，内阻未知 B．直流电压表V1：量程3 V，内阻约为3 kΩ C．直流电压表V2：量程15 V，内