高中物理人教专题53 测量电源的电动势和内阻（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题53 测量电源的电动势和内阻
导练目标
导练内容
目标1
教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理
目标2
新高考的改进创新实验
【知识导学与典例导练】
教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理
（一）实验目的
1.测量电源的电动势和内阻。
2.加深对闭合电路欧姆定律的理解。
（二）实验思路
如图甲或图乙所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组U、I值,利用闭合电路的欧姆定律求E、r值。
（三）实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔和刻度尺。
（四）进行实验
1.按实验电路图连接电路。
2.把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端。
3.闭合开关,调节变阻器,记录几组I、U值,填入表格中。
4.断开开关,拆除电路,整理好器材。
（五）数据处理
方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小
(1)U1=E-I1rU4=E-I4r;(2)U2=E-I2rU5=E-I5r;(3)U3=E-I3rU6=E-I6r
根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。
方法二:用作图法处理数据,如图所示。
(1)图线与纵轴交点为E;
(2)图线的斜率的绝对值表示r=ΔUΔI。
（六）误差分析
1.由于读数不准和电表线性不良引起误差。
2.用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。
3.实验时通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化。
4.若采用图甲电路,由于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测的差值越大。其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。
5.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大。其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。
（七）注意事项
1.为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池)。
2.在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立即断开电源,以免干电池的E和r明显变化。
3.要测出多组(I,U)数据,且变化范围要大些。
4.画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,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)。但这时图线与横轴交点的横坐标值不再是短路电流,而图线与纵轴交点的纵坐标值仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻。
【例1】小明测定干电池的电动势和内阻，实验室有如下实验器材：干电池一节（电动势约为1.5V），量程为3.0V的电压表V，量程为0.6A的电流表A，最大阻值为20Ω的滑动变阻器R，开关一个，导线若干。根据所学的知识回答下列问题：
（1）有两种电路可供选择，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择图_________（选填“甲”或“乙”）所示电路。
（2）根据选好的实验电路图连接好电路后，通过调节滑动变阻器得到多组实验数据，将所得数据描点在坐标系中，并将这些点连起来如图所示。由图可知该电池的电动势大小为___________V，测量值比真实值_________（填“偏大”“偏小”或“相等”）；内阻大小为________Ω（结果均保留2位小数），测量值比真实值___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】     甲     1.50     偏小     0.80     偏小
【详解】（1）[1]若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，电流表外接，即选择图甲；
（2）[2]由图可知，纵轴截距即电池的电动势，则电动势为E=1.5V；
[3]由于电压表的分流作用，测量值比真实值偏小；
[4]由
[5]由于电压表的分流作用，电动势的测量值偏小，而短路电流是准确的，所以内阻的测量值偏小。
新高考的改进创新实验
安阻法
【例2】一实验小组欲测量一电源的电动势（约为12V）和内阻。所用的器材：电流表（量程100mA，内阻未知）、电阻箱R1（最大阻值999.9Ω）、电阻箱R2（最大阻值999.9Ω），利用图1所示的电路先测量电流表内阻，再测量电源的电动势和内阻。
（1）按图1所示的电路，将电阻箱的电阻R2调到最大，只闭合开关S，调节电阻箱R2的阻值，使电流表的示数为90mA；保持R2的阻值不变，闭合开关S1调节R1，当电流表示数为60mA时，电阻箱R1接入电路的阻值为10.0Ω。则电流表的内阻为___________Ω，此值___________（选填“大于”“等于”或“小于”）电流表实际内阻值。
（2）将电阻箱R1接