专题实验10　测量电源的电动势和内阻-备战2023年高考物理实验专题突破

备战2023年高考物理实验专题突破 实验10 测量电源的电动势和内阻 思维突破 原型突破 重点讲析 一、基本原理与操作 原理电路图 操作要领 原理：闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir (1)连接电路：按实验电路图连接好电路 (2)测量与记录：闭合开关，调节滑动变阻器，测量出多组I、U值，填入对应的表格中 二、数据处理 1．计算方法 解方程组求平均值 2．图象法： 画出电源的U－I图象，如图所示， 由U＝－rI＋E (1)图线与纵轴交点为E (2)图线斜率的绝对值表示r＝|| 三、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。 (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。 (3)合理选择标度：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，应根据r＝||确定。 四、误差分析 (1)用图象法求E和r时作图不准确。 (2)由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差。 (3)本实验中测量结果是：E测<E真，r测<r真。 【例1】（2022·广东·华南师大附中三模）随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。充电宝可视为与电池一样的直流电源。一充电宝的电动势约为5V，内阻很小，最大放电电流为2A；某实验小组测它的电动势和内阻时，将充电宝连接线的外绝缘层剥开，里面红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流。已知定值电阻，电流表A的内阻约为0.1Ω，电压表V的内阻约为3kΩ，将以上器材与开关S相连接成如图所示电路。 （1）老师发现该电路中有一根导线接线错误，请你找出是哪根线___________（选填“a”或“b”）； （2）改正后，请在下面的方框中画出对应的电路图；___________ （3）调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，并在坐标纸上描点如下图，请根据描出的点作出U-I图像；___________ （4）依据U-I图像，可求得该充电宝的电动势为___________V，内阻为___________Ω。（计算结果均保留2位小数） 【答案】     b               4.90     0.10 【解析】（1）[1]按电路图连接，则电压表测的是充电宝电压，不符合电路设计要求，故b导线连接错误，应接到滑动变阻器左端上方接线柱或者定值电阻左端接线柱上。 （2）[2]按电路图连接好电路即可，滑动变阻器与定值电阻串联，电流表采用内接法。 （3）[3]舍去明显错误的数值，然后将描点描绘出一条直线。描点尽可能多的在直线上，其他点均匀分布于直线两侧。 （4）[4][5]根据闭合电路欧姆定律，有 化简得到 根据图像可得 解得 【例2】（2022·天津·一模）某次实验要测量一节干电池的电动势和内电阻，实验室提供以下器材： A．一节待测干电池（电动势约为，内阻约为）； B．电流表（量程，内阻）； C．电流表（量程，内阻约为）； D．滑动变阻器（阻值范围，额定电流）； E.滑动变阻器（阻值范围，额定电流）； F.定值电阻； G.开关和导线若干。 （1）选择提供的器材，请在图甲中补充完整实验电路图，并在图中标注上所补器材及滑动变阻器的符号_______； （2）调节滑动变阻器的阻值，记录多组两电流表的读数，根据数据描出图像，如图乙，若不考虑电表内阻对测量结果的影响，则该电池的电动势___________，内阻__________；（结果均保留三位有效数字） （3）若考虑电表内阻对实验结果的影响，则修正后的电源内阻___________（用、和等符号表示）。 【答案】     见解析     1.48V          【解析】（1）[1]题中没有给出电压表，但给了两个电流表，将电流表串联一个电阻可以改装成电压表。假设用滑动变阻器，电路中的最小电流约为3mA，都大于1mA，所以改装电压表的电流表用A1。由于电源内阻较小，为了方便测量减小误差，滑动变阻器应该选用最大阻值较小的R1，电路图如图所示 （2）[2][3]由闭合电路欧姆定律可得 整理得到 结合图像可得 解得 ， （3）[4]由电路图可知，实际测得的电阻r为电源内阻与等效电压表内阻的并联内阻，即 可得修正后的电源内阻为 创新突破 重点讲析 1．设计本实验时，还可有以下两种思路： (1)利用电流表(或电压表)和电阻箱，改变电阻箱的阻值，测出对应的电流(或电压)，由闭合电路欧姆定律列式求解或作出相关量间的关系图象，利用截距、斜率求解． (2)利用电阻箱和数据采集系统获取相关数据，或给出图象，利用闭合电路欧姆定律导出有关量间函数关系，由图象截距、斜率求解．无论实验如何设计，给出哪两个量的关系图象，都是利