方法09 测电源电动势和内阻图像处理和误差分析（方法总结+练习巩固）--【实验攻略】备战2024年高考物理实验方法大全

方法09 测电源电动势和内阻图像处理和误差分析 本讲所讲的内容是测量电源电动势和内阻，是全国各地高考的热门实验，其原理是伏安法测量电源的电动势和内阻。常利用题目中的测量值，构造一次函数，利用一次函数的斜率和截距求出电源电动势E和内阻r，同时可以根据图像进行误差分析。 一、伏安法的图像及误差分析 类型 相对电源电流表外接 相对电源电流表内接 电路图 考虑电表内阻是的原理式 考虑电压表的内阻，即电压表的分流作用，由闭合电路的欧姆定律得，U=E-(I+Iv)r,即，整理得： 考虑电流表的内阻，即电流表的分压作用时，由闭合电路的欧姆定律得，，即，整理得： U-I图像 图像及误差分析 （1）纵截距表示电动势的测量值，， （2）斜率的绝对值表示内阻的测量值，即：， （3）横截距表示短路电流的测量值，即：，解得，短路电流的测量值和真实值相等 （4）修正后的图像 （1）纵截距表示电动势的测量值，即 （2）斜率的绝对值表示内阻的测量值，即：， （3）横截距表示短路电流的测量值，当U=0时，通过电压表的电流为0，即，解得：，短路电流的测量值小于真实值 （4）修正后的图像 2、 伏阻法和安阻法图像处理方法及误差分析 电路图 图像信息 处理方法及误差分析 伏阻法 原理式： （U为电压表的示数） 图像解析式： 图像斜率： 纵截距： (1)误差原因:电压表分流 (2)真实值与测量值的比较:可将电压表和电源组合起来看作等效电源,设电源电动势和内电阻分别为E真、r真,电压表内阻为Rv，则电源电动势测量值： 电源内阻： 安阻法 原理式： （I为电流表的读数） 图像解析式： 图像斜率： 纵截距： (1)误差原因:电流表分压 (2)真实值与测量值的比较:可将电流表和电源组合起来看作等效电源,设电源电动势和内电阻分别为E真、r真,电流表内阻为RA 则电源电动势测量值 电源内阻 1．（2023·浙江·统考高考真题）在“测量干电池的电动势和内阻”实验中        （1）部分连线如图1所示，导线a端应连接到 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为 V。 （2）测得的7组数据已标在如图3所示坐标系上，用作图法求干电池的电动势 V和内阻 Ω。（计算结果均保留两位小数） 2．（2023·湖北·统考高考真题）某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下： 电压表（量程，内阻很大）； 电流表（量程）； 电阻箱（阻值）； 干电池一节、开关一个和导线若干。    （1）根据图（a），完成图（b）中的实物图连线 。   （2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图（c）所示，则干电池的电动势为 V（保留3位有效数字）、内阻为 （保留2位有效数字）。    （3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 （保留2位有效数字）。 （4）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值 （填“偏大”或“偏小”）。 3．（2022·天津·高考真题）实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的图像如图2所示。 （1）图1的电路图为下图中的 。（选填“A”或“B”） （2）如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图2得到该电池的电动势 V，内阻 。 （3）实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图2中重新绘制图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将 ，与纵坐标轴交点的数值将 。（两空均选填“变大”“变小”或“不变”） 4．（2022·福建·高考真题）在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用何种接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知。 （1）按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整 。 （2）实验操作步骤如下： ①将滑动变阻器滑到最左端位置 ②接法Ⅰ：单刀双掷开关S与1接通，闭合开关，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据的值，断开开关 ③将滑动变阻器滑到