专题11 测量电源的电动势和内阻-2023年高考物理实验题专项突破

专题11 测量电源的电动势和内阻 1.三种实验设计方法 方法一 采用一只电压表V，一只电流表A，一只滑动变阻器R0和开关S、导线若干，如图1所示。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，改变滑动变阻器R0的阻值，可以测得多组I、U值，然后作出U-I图像，利用截距、斜率解得E、r。 方法二 也可采用一只电流表A，一只电阻箱和开关S、导线若干，如图2所示，原理公式：E=I(R+r)。 方法三 也可采用一只电压表V，一只电阻箱R和开关S、导线若干，如图3所示，原理公式：。 2.伏安法实验步骤 (1)电流表用0~0.6A量程，电压表用0~3V量程，按图连接好电路。 (2)把滑动变阻器的滑片移到使变阻器接入电路中的阻值最大的一端。 (3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I、U)，用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设计的表格中。 (4)断开开关，整理好器材。 3.数据处理方法 (1)E和r的求解：由U=E-Ir得 解得 (2)用作图法处理数据，如图所示。 ①图线在纵轴上的截距为E； ②图线在横轴的截距为； ③图线的斜率的绝对值为。 典例1：（2022·湖北·高考真题）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。 （1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为_____mm。再用游标卡尺测得其长度L。 （2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。 R/Ω I/A /A-1 5.0 0.414 2.42 10.0 0.352 2.84 15.0 0.308 3.25 20.0 0.272 3.68 25.0 0.244 4.10 30.0 0.222 4.50 根据表中数据，在图丙中绘制出图像。再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得_____Ω（结果保留2位有效数字）。最后可由表达式____得到该材料的电阻率（用D、L、表示）。 （3）该小组根据图乙的电路和图丙的图像，还可以求得电源电动势_________V，内阻_______Ω。（结果均保留2位有效数字） （4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 典例2：（2021·天津·高考真题）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。充电宝可以视为与电池一样的直流电源。一充电宝的电动势约为，内阻很小，最大放电电流为，某实验小组测定它的电动势和内阻。他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流，定值电阻，两只数字多用电表M、N，两表均为理想电表，并与开关S连成如图所示电路。 ①图中测量电流的电表是___________，测量电压的电表是___________。（均填写字母“M”或“N”） ②调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第___________次的记录数据有误。（填测量次数的序号） 次数 1 2 3 4 5 6 7 电流 0.299 0.477 0.684 0.877 1.065 1.281 1.516 电压 4.970 4.952 4.932 4.942 4.894 4.872 4.848 ③电路中接入可以达到下列哪个效果。___________（填选项前的字母） A．使测电流的电表读数变化明显      B．为了更准确地测量充电宝内阻 C．避免使充电宝的放电电流过大      D．减小测量电压的电表分流作用 1．（2022·广西·一模）某同学利用图甲所示的电路测定定值电阻R0的阻值以及电源的电动势E和内电阻r。调节滑动变阻器的滑动触头P，记录电流表A、电压表V1和电压表V2的测量数据，并根据数据描绘了图乙所示的两条U-I直线。（已知电流表内阻为，电压表内阻均足够大） （1）某次测量电压表示数如图丙所示，则该表读数为________V； （2）根据图乙，电源电动势E=_________V，内电阻r=________Ω，定值电阻的阻值为R0=________Ω；（结果保留两位有效数字） （