实验10　测量电源的电动势和内阻-备战2022年高考物理实验复习全能突破

实验10　测量电源的电动势和内阻 知识体系·思维导图 考点整合·素养提升 主题1 数据处理 1.公式法:多测几组U、I值 由U=E-Ir得,解得E=,r=。 分别求出每两组测量数据对应的E、r值,最后求出E、r平均值。 2.图像法: 如图所示,作出U-I图线: (1)图线在纵轴的截距表示电源的电动势E。 (2)图线在横轴的截距表示短路电流,I短=。(如果U轴不从零开始,则横轴的截距≠I短)。 (3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻,r=|k|=。 (4)图线上任意一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻,R=。 主题2 误差分析 1.电表读数误差。 2.用图像法求E和r时作图不准确造成偶然误差。 3.由于电流表或电压表并不是理想电表即电压表的分流造成存在系统误差。 4.本实验中测量结果是:E测<E真,r测<r真。 主题3 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,电池的内阻宜大一些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。 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I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。 3.作图法数据处理时标度选择合理:为使图线分布空间大,如图所示,纵坐标可以不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,电源的内阻不能用r=确定,应根据r=确定。 知识训练·能力提升 【典例1】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0~0.6 A,内阻r=0.3 Ω C.电流表2:量程0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω D.电压表1:量程0~3 V,内阻未知 E.电压表2:量程0~15 V,内阻未知 F.滑动变阻器1:0~10 Ω,2 A G.滑动变阻器2:0~100 Ω,1 A H.开关、导线若干 在用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。 (1)在上述器材中请选择适当的器材:　　　　(填写选项前的字母)。  (2)实验电路图应选择　　　　(选填“图1”或“图2”)。  　　(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图3所示的U-I图像,则干电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。  【答案】(1)ABDFH　(2)图1　(3)1.5　0.7 【解析】(1)在题述器材中选择适当的器材: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0~3 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。 (2)因电流表的内阻已知,故实验电路图应选择图1。 (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了题图3所示的U-I图像,由图可知干电池的电动势E=1.5 V,内电阻r= Ω-0.3 Ω=0.7 Ω。 能力点二 数据处理与误差分析 【典例2】一同学测量某干电池的电动势和内阻。 (1)图1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。 (2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表: R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A-1 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8 根据表中数据,在图2方格纸上作出R-关系图像。 　　由图像可计算出该干电池的电动势为　　　　 V;内阻为　　　　 Ω。  (3)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3所示,则该干电池的电动势应为　　　　 V,内阻应为　　　　 Ω。  【答案】(1)①开关未断开;②电阻箱阻值为零。(2)见解析图　1.4(1.30~1.44均可)　1.2(1.0~1.4均可) (3)1.4[结果与(2)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,以确保实验仪器、仪表的安全。 (2)根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r),整理可得 R=-r=E·-r,即R-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 Ω。 图像的斜率为电动势E,在R-图像上取两点(2,1.58)、(5,5.71),则E= V=1.38 V。 (3)根据欧姆定律,得电流表的内阻rA== Ω=0.2 Ω,由E=I(R+r'+rA)得R=E·-(r'+rA),R-图像的斜率仍为电动势E,即E=1.38 V,而干电池的内阻