2026高考物理复习讲义（含解析）第九章 实验十三　测量电源的电动势和内阻.docxVIP

实验十三测量电源的电动势和内阻

学习目标1.掌握伏安法、伏阻法、安阻法测量电源电动势和内阻的原理及实验电路。2.理解误差分析和实验改进。

实验原理

实验操作

注意事项

1.电路图和实物图(如图甲、乙所示)

2.原理:改变滑动变阻器的电阻，测多组U、I值，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir计算E、r。

1.选量程、连线路:电流表用0~0.6A量程，电压表用0~3V量程，按原理图连接电路，注意电压表、电流表的正、负接线柱。

2.滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。

3.测量:闭合开关，改变滑动变阻器阻值，测多组U、I值。

4.断开开关，拆除电路，整理好器材。

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0.5A，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。

方法一:公式法。取六组对应的U、I数据，列方程组求解电动势和内阻的大小。

(1)U1＝E-I1rU4＝E-I4r

方法二:图像法。用作图法处理数据，如图所示。

(1)图线与纵轴交点为电动势E。

(2)图线的斜率的绝对值表示内阻r＝ΔU

1.读数不准确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，I短测I短真，因为r测＝E测I短测，所以r测

考点一教材原型实验

例1(2025·天津南开模拟)将铜片和锌片插入苹果中制成一个“水果电池”，利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r。

电流表A1(量程0.6A，内阻约0.5Ω)

电流表A2(量程20mA，内阻约10Ω)

电压表V1(量程3V，内阻约1kΩ)

电压表V2(量程15V，内阻约4kΩ)

滑动变阻器R1(0~10Ω)

滑动变阻器R2(0~1000Ω)

待测“水果电池”(电动势E约为4V，内阻r约为200Ω)

开关S，导线若干

(1)为尽量减小实验的误差，实验中电流表选择;电压表选择;滑动变阻器选(填写字母代号)。?

(2)甲、乙两个实验电路中最合理的电路为(选填“甲”或“乙”)。?

(3)甲同学根据实验数据画出U－I图线，如图丙所示。由图线可得“水果电池”的电动势E＝V，内阻r＝Ω(计算结果保留3位有效数字)。?

(4)乙同学利用图像对所选最佳实验电路进行误差分析。如图中实线是根据实验数据描点作图得到的U－I图像;虚线是没有电表内阻影响的理想情况下该电源的路端电压U随电流I变化的U－I图像。则与该实验对应的U－I分析图像是。?

答案(1)A2V1R2(2)乙(3)3.80186~188(4)C

解析(1)在实验中应该保证电路正常工作时，电表的读数大于满偏的13，由于电动势E约为4V，所以电压表选V1，回路中的短路电流大约I＝Er＝4200A＝0.02A＝20mA

由于待测电阻大约200Ω，要使滑动变阻器能很好的控制电路，则应该选R2。

(2)由于RA2RV1＝100Ωr＝

则电流表采用相对电源的内接法，为方便调节电流，滑动变阻器采用限流式接法，则最合理的电路为乙。

(3)根据闭合电路欧姆定律有U＝E－Ir，结合图像有E＝3.80V，r＝3.80-1.0015.0×10-3Ω≈187

(4)根据所选电路图可知，当电路中电流为0时，无论有没有电表内阻影响，电压表测量的均为电源的电动势，若没有电表内阻影响，电路的短路电流较大，故选C。

跟踪训练

1.(2024·甘肃卷，12)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表(量程1.5V，内阻约为1.5kΩ)、电流表(量程0.6A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。

(1)考虑电流表内阻影响

①用图甲所示电路测量电流表的内阻。从图乙电压表和电流表读数可得电流表内阻RA＝Ω(保留2位有效数字)。?

②用图丙所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和RA表示，则干电池电动势E＝U＋(用I、r和RA表示)。?

③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图丁所示的U－I图像。则待测干电池电动势E＝V(保留3位有效数字)，内阻r＝Ω(保留1位小数)。?