专题8.4 实验：电源电动势和内阻的测量和练习使用多用电表【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题8.4 实验：电源电动势和内阻的测量和练****使用多用电表【讲】
【讲核心素养】
1.科学探究：
（1）掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.。
（2）掌握用图象处理实验数据的方法。
（3）掌握实物图连接的技巧
2.科学态度与责任：
1.了解多用电表的构造和工作原理.
2.会用多用电表测量电压、电流.
3.测量定值电阻和二极管的正负极.
4.会用多用电表进行简单的电路故障分析。
【讲考点题型】
【知识点一】伏安法测电源的电动势和内阻
1．实验原理
闭合电路欧姆定律．
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接入电路阻值最大的一端．
（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．实验数据处理
（1）列方程组，解出E、r，并多次测量求平均值．
（2）用作图法处理数据，如图所示．
①图线与纵轴交点为电源电动势E；
②图线斜率的绝对值为内阻r.
5．误差分析
（1）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图象时描点不准确．
（2）系统误差
①若采用图所示电路
本实验的误差来源于电压表的分流，通过电流表的电流小于干路电流，由E＝U＋Ir得知，电动势E测<E真，若将内阻与电源并联等效为电源，则示数为通过电源的电流，所测内阻为等效电源的内阻（如图虚线框所示），则r测<r真．
因RV≫r，故E测≈E真，r测≈r真．
②若采用图所示电路，将电源与串联等效为电源，如图虚线所示，示数为等效电源的电压，为干路电流，由闭合电路欧姆定律E＝U＋I（r＋RA），E测＝E真，r测＝r＋RA，若RA未知，由于RA与r很接近，所以r测误差较大，故一般不采用此种接法；但若RA已知，此法可测r的准确值．
6．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．
【例1】（2022·广东广州·模拟预测）老师要求各小组自备电池测量电源电动势和内阻。
（1）甲小组通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中可制作水果电池，其电动势约1V，现用柠檬做水果电池并测其电动势和内阻，首先用量程为0-3V、内阻约50kΩ的电压表测其两极时读数为0.96V，但当将四个这样的柠檬电池串起来给标称值为“3V 0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光！经检查，灯泡、线路均无故障，那么原因是“柠檬电池”___________。
接着，小组用内阻为500Ω的灵敏电流表直接连“柠檬电池”的两极，测得电流为0.48mA，可以估算出“柠檬电池”的内阻值约为___________Ω。
（2）乙小组带来的是一节新干电池。实验室提供了电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）、电流表A（量程2A，内阻约0.1Ω）以外，还有：滑动变阻器R1（最大阻值3kΩ）、滑动变阻器R2（最大阻值20Ω）、定值电阻R3（阻值1Ω）。要尽量精确地测量新电池的电动势和内阻，应选择最优电路___________（填写参考电路对应的字母）进行测量。
A． B．
C． D．
乙小组将测得的数据在坐标纸上描点如图，则电动势E为__________V，内阻r为__________Ω。（小数点后保留两位小数）
【答案】      “柠檬电池”的内阻太大     1500     C     1.49     0.11
【解析】（1）小灯泡不发光的原因是“柠檬电池”的内阻太大，电路中电流太小；
水果电池内阻约为
（2）新的干电池内阻较小，所以需要给电池串联一个定值电阻R3，方便测量，而D图中测量的内阻为电流表内阻、电源内阻和定值电阻R3之和，因为干电池内阻较小，所以内阻的测量会引起较大误差，所以选择C图。
根据测得的数据可得电动势
E=1.49V
内阻
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学探究要求考生理解并掌握实验电路的设计与实验器材选取。
【变式训练1】（2022·陕西汉中·高二期末）某物理探究小组的同学设计了如图甲所示的实验电路测定干电池的电动势和内阻。实验器材如下：
A．电池组（两节干电池）
B．定值电阻
C．毫安表（量程为，内阻）
D．电压表（量程