第8章 第3讲 第3课时 课标实验—测量电源的电动势和内阻（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第3课时　课标实验——测量电源的电动势和内阻 [系统归纳] 一、理清原理与操作 原理装置图 操作 要领 (1)原理：闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir。 (2)电路：滑动变阻器采用限流式接法。 (3)连接电路：按实验电路图连接好电路。 (4)测量与记录：闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，测量出多组I、U值，填入对应的表格中。 (5)画图像：画U-I图像。 二、掌握数据处理方法 1．公式法 ⇒⇒ 2．图像法 画出电源的U-I图像，如图所示， 由U＝－rI＋E可知： (1)图线与纵轴交点为E； (2)图线与横轴交点为I短＝； (3)图线的斜率的绝对值表示r＝。 三、扫描实验盲点 1．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，电源电阻应根据r＝确定。 2．误差分析 偶然误差 (1)电流表、电压表读数产生误差 (2)用图像法描点、作图不准确 系统误差 由于电流表的分压或电压表的分流存在系统误差 关键点(一)　电流表内接、外接的区分及误差分析 [考法感悟] 1．(2023·济南质检)用如图所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内阻(约为1 Ω)。其中R为滑动变阻器，电流表的内阻约为0.1 Ω，电压表的内阻约为3 kΩ。 (1)利用图中甲图实验电路测电源的电动势和内阻，所测得的实际是图中虚线框所示“等效电源”的电动势E′和内阻r′，若电源的电动势为E、内电阻为r、电流表内电阻为RA，则所测得的E′＝________，r′＝__________。(请用E、r、RA表示) (2)某同学利用图像，分析甲、乙两种方法由于电表内电阻引起的实验误差。在图中，实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。在图中，对应图乙电路分析的U-I图像是______，并据此分析可得电源电动势和内阻的真实值E真、r真与测量值E测、r测的大小关系为E真________E测、r真__________r测(填“＞”“＝”或“＜”)。 (3)综合上述分析，为了减小由电表内阻引起的实验误差，本实验应选择图中的__________(填“甲”或“乙”)。 解析：(1)“等效电源”的电动势还是E，等效内阻变为r＋RA。 (2)题图乙中通过电源的真实电流比测量值多一个电压表的电流，电流表示数为零时，通过电源的真实电流不为零，因此U＜E，故选A。通过图线斜率等于电源内阻，可知电源内阻的真实值大于测量值。通过纵截距可知电动势的真实值大于测量值。 (3)由于电源内阻较小，题图甲的电动势尽管更精确，但是电源内阻测量值误差较大，为了减小电表内阻造成的误差，因此选择题图乙方案进行实验。 答案：(1)E　r＋RA　(2)A　＞　＞　(3)乙 2．(2023·广州模拟)如图所示，老师准备按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。 (1)开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到________(填“左侧”或“右侧”)。 (2)根据实验测得的几组I、U数据做出U-I图像如图所示，由图像可确定：该电源的电动势为__________V，电源的内阻为________Ω(结果保留到小数点后两位)。 (3)若老师在实验中发现电压表坏了，于是不再使用电压表，而是选用电阻箱替换了滑动变阻器，重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R以及对应的电流表的示数I，则该同学以R为横坐标，以__________为纵坐标得到的函数图线是一条直线。这种方案测得的电动势的值与真实值相比，E测________E真(选填“＞”“＝”或“＜” )。 解析：(1)为保护电路安全，由电路图可知，开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到左侧。 (2)由图示电源U-I图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.40，则电源电动势1.40 V。 电源内阻r＝＝ Ω≈0.57 Ω。 (3)电压表不能用，则变阻器换为电阻箱，由闭合电路欧姆定律得E＝I(r＋R)，得到＝R＋则要以为纵轴，以R为横轴作图求解。因为使用的电路中电流表是测量的整个串联电路中的电流，是准确值，电阻箱的读数为准确值，测得的电动势的值等于真实值。 答案：(1)左侧　(2)1.40　0.57　(3)　＝ [系统建模] 1．若采用图甲电路，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＝，其中U-I图像如图乙所示。 结论：E测<E真，r测<r真。 等效电源法：如图甲所示，E测＝E真<E真，r测＝<r真。 2．若采用图丙电路，电流表的分压作用