2024届高考物理三轮复习讲义：实验11 测量电源的电动势和内阻

实验11 测量电源的电动势和内阻 一、实验电路图 二、实验步骤 1、电流表用0~0.6A的量程，电压表用0~3V的量程，按上图一连接好电路。 2、把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端。 3、闭合开关，调节滑动变阻器滑片，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。 三、数据处理 1、测量两组数据计算ε、r；ε=U1+I1r、ε=U2+I2r，解得ε=，r =。求出几组ε、r值，最后分别算出它们的平均值。 2、用作图法来处理数据：即在坐标纸上以I为横轴、U为纵轴，用测出的几组I、U值画出U- I图像，如图所示。所得图线跟纵轴交点的纵坐标即电动势ε的值，图线斜率的绝对值即内阻r的值。 四、注意事项 1、为了使电路中路端电压变化明显，电源的内阻应适当大一些（可选用已使用过一段时间的干电池）。 2、测出不少于6组U、I数据，且变化范围要大些，用方程组求解。在测出的U、I数据中，两两一组，分别解出ε、r值再求平均值。 3、画出U- I图线，要使较多的点落在这条直线上，使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点舍去，这样就可减小偶然误差。 4、计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r =计算出电源的内阻 5、注意纵轴坐标从0开始时，图线与横轴交点的横坐标才等于短路电流。 七、高频考点判断（下列关于“测量电源的电动势和内阻”的实验对的打“√”，错的打“×”） 1、应选用旧的干电池作为被测电源（ ） 2、应选用内阻较小的电压表（ ） 3、开关闭合前，滑动变阻器应接入全阻值（ ） 4、通过作图像处理数据，可以减小实验的偶然误差（ ） 5、画U-I图线应当使它通过尽可能多的描出的点（ ） 八、典型例题  【例题1】（2024年3月·浙江9+1联盟）某物理兴趣小组自制了图甲所示的水果电池组，测量该电池组的电动势和内阻。 实验室提供了以下器材： A.待测水果电池组（E约为2.0V，r约为1000Ω） B.电流表A1（0~5mA，内阻约为20Ω） C.电流表A2（0~0.6A，内阻约为1Ω） D.电压表V1（0~3V，内阻约为1000Ω） E.电压表V2（0~15V，内阻约为5000Ω） F.滑动变阻器R1（0~10Ω） G.滑动变阻器R2（0~1500Ω） H.开关、导线各若干 应该选择如图乙所示的实验电路进行实验： （1）实验中电流表应选______（填“A1”或“A2”），电压表应选______（填“V1”或“V2”），滑动变阻器应选______（填“R1”或“R2”）； (2)根据实验电路连接实物，调节滑动变阻器滑片位置，记下电压表示数U与电流表示数I的多组数据，作出U- I图像如图丙所示，根据图像和题中所给信息可知该水果电池组的电动势E=______V，内电阻r=______Ω。（结果均保留三位有效数字） (3)实验过程中存在电表系统误差。在下面四幅图像中，虚线代表没有电表误差情况下的电压、电流真实值关系的图像，实线是根据测量数据绘出的图像，则下列选项中图像及文字描述都正确的是______（填选项下面的字母）。 I2- I1表示电压为U1时通过电压表的电流 U2- U1表示电流为I1时电流表两端电压 I2- I1表示电压为U1时通过电压表的电流 U2- U1表示电流为I1时电流表两端电压 A B C D 【例题2】（2023年9月·台州一模）某同学用电阻丝代替滑动变阻器测量两节干电池的电动势与内电阻，如图1所示，电阻丝的左边接线柱与导线连接，右边通过金属夹与电路相连，电阻丝接入电路部分的长度可通过改变金属夹的位置进行调节，电流表量程为0.6A时内阻为0.5Ω。 （1）图1中的导线①应与_________(选填电流表的“3”、“0.6”)接线柱连接； （2）某次实验的电压表示数如图2所示，则电压表读数为___________V； （3）根据实验数据获得的U- I图像如图3所示，由图像得两节干电池的总电动势E=_________V，总内电阻r=___________Ω(计算结果均保留两位小数)； （4）测得的电阻丝电阻R与其长度L的图像为一倾斜直线且斜率为k，测得电阻丝的直径为d，根据实验数据还可测得电阻丝的电阻率，则电阻率的测量值_________(选填“偏大”、“偏小”)。 九、针对性训练 1、（2023年11月·Z20联盟）某同学利用如图甲所示的电路测量一电源的电动势和内阻（电动势E约为2V，内阻约为几欧姆）。 可供选用的器材有： A.电流表A（量程0~30mA，内阻为27Ω） B.电压表V1（量程0~3V，内阻约为2kΩ） C.电压表V2（量程