实验十 电源电动势和内阻的测量-【全攻略】备战2024年高考物理一轮重难点复习

实验十：电源电动势和内阻的测量 伏安法测电源的电动势和内电阻 1．实验原理 闭合电路的欧姆定律。 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，按图连接好电路。 (2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。 (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．数据处理 (1)列方程求解：由U＝E－Ir得，解得E、r。 (2)用作图法处理数据，如图所示。 ①图线与纵轴交点为E。 ②图线与横轴交点为I短＝。 ③图线的斜率表示r＝||。 5．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。 (5)干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用。为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴交点的纵坐标仍为电动势。要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝||，计算出电池的内阻r。 6．误差来源 (1)偶然误差：用图像法求E和r时作图不准确。 (2)系统误差：电压表分流。 (3)本实验中测量结果是：E测＜E真，r测＜r真。 安阻法测电动势和内电阻 1．实验原理 闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，电路图如图所示． 2．实验器材 电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺． 3．数据处理 (1)计算法：由 解方程组求得E，r. (2)图像法：由E＝I(R＋r)可得 ①＝R＋，可作－R图像(如图甲) －R图像的斜率k＝，纵轴截距为 ②R＝E·－r，可作R－图像(如图乙) R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r. 4．误差分析 (1)误差来源：电流表有电阻，导致内阻测量不准确； (2)结论：E测＝E真，r测＞r真(r测＝r真＋rA)． 伏阻法测电动势和内电阻 1．实验原理 闭合电路欧姆定律E＝U＋r，电路图如图所示． 2．实验器材 电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺． 3．数据处理 (1)计算法：由 解方程组可求得E和r. (2)图像法：由E＝U＋r得：＝＋·.故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如图． 4．误差分析 (1)误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确； (2)结论：E测＜E真，r测＜r真． 知识一：教材原型实验 【例1】某同学要测量电源电动势和内阻，设计了如图1所示电路。 （1）请根据图1电路图将图2实物图连接完整 ； （2）实验时先将电阻箱接入电路的电阻调到最大，将开关合向1，闭合开关，调节电阻箱使电流表的指针偏转较大，记录电流表的示数、电压表示数、电阻箱接入电路的电阻，由此测得电流表内阻 ； （3）将开关合向2，多次调节电阻箱接入电路的电阻，测得多组电压表、电流表的示数，作图像，若图像与纵轴的截距为，图像的斜率绝对值为，则电池的电动势为 ，内阻 （用表示）；实验结果 （填“存在”或“不存在”）因电表内阻引起的系统误差。 【例2】某同学在测某型号电池的电动势和内阻时所用器材如下： A．某型号电池：电动势3V左右，内阻为几欧； B．电压表V：量程0-3V，内阻约3000欧； C． 电流表A：量程0-30mA，内阻为； D．标准电阻：； E. 滑动变阻器：，2A； F. 滑动变阻器：，1A； G. 开关、导线若干； ①该小组两名同学各设计了一个实验电路，其中可行的是 （选填“甲”或“乙”）。 ②实验器材中有两个滑动变阻器，该实验应选用的是 （选填“”或“”）。 ③选择第①题中正确的电路后，该小组同学闭合开关，调节滑动变阻器，多次测量，得出多组电压表示数U和电流表示数I，通过描点画出图象如图丙所示，则该特殊电池的电动势 V，内阻 。（结果均保留三位有效数字） ④另一同学用安阻法测电池电动势与内阻，把电流表看作理想电表，连接的实物图如图丁，在数据处理时根据电流表示数I与电阻箱的阻值R作出图像（图戊）进行处理得到电源的电动势和内阻，如果考虑到电流表的内阻，则这种方案测得的电动势的值与真实值相比， ， （两空均选填“＞”“＝”“＜”）。 知识二：创新性实验 【例3