2026版红对勾一轮复习讲与练高考物理第十章　第5讲　实验十二：测量电源的电动势和内阻.docxVIP

第5讲实验十二：测量电源的电动势和内阻

实验原理

实验操作

注意事项

1.电路图

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

1.选量程、连线路：按原理图连接电路，注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱的连接。

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．求解：利用公式法或图像法求E、r

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

数据

处理

方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小。

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)图线与纵轴交点为电动势E。

(2)图线的斜率的绝对值表示内阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))

误差

分析

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，r测＞r真

考点一教材原型实验

【典例1】（2024·甘肃卷）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1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻RA＝1.0Ω（结果保留两位有效数字）。

②用图3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＋I(r＋RA)（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4所示的U－I图像。则待测干电池电动势E＝1.40V（结果保留三位有效数字）、内阻r＝1.0Ω（结果保留一位小数）。

(2)考虑电压表内阻影响

该小组尝试用图5所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是D。

A．电路设计会损坏仪器

B．滑动变阻器接法错误

C．电压太大无法读数

D．电流太小无法读数

【解析】(1)①由题图2可知，电压表读数为U＝0.60V，电流表读数为I＝0.58A，根据欧姆定律可得电流表内阻为RA＝eq\f(U,I)＝eq\f(0.60,0.58)Ω≈1.0Ω。

②由闭合电路欧姆定律可知，干电池电动势的表达式为E＝U＋I(r＋RA)。

③根据E＝U＋I(r＋RA)变形为U＝－(r＋RA)I＋E，根据图像可知，纵截距b＝E＝1.40V，斜率的绝对值|k|＝r＋RA＝eq\f(1.40－1.00,0.20－0)Ω＝2.0Ω，所以待测干电池电动势为E＝1.40V，电源内阻为r＝1.0Ω。

(2)由于将电压表串联接在电路中，电压表内阻很大，电路中电流太小，故无法完成实验的原因是电流太小无法读数，故选D。

1．（2023·浙江6月选考）在“测量干电池的电动势和内阻”实验中：

(1)部分连线如图甲所示，导线a端应连接到B（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乙所示，其示数为1.20V。

(2)测得的7组数据已标在如图丙所示U－I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝1.50V和内阻r＝1.04Ω。（结果均保留两位小数）

解析：(1)电压表测量的电压应为路端电压，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B处；干电池电动势约为1.5V，电压表选择0～3V量程，分度值为0.1V，题图乙中电压表读数为1.20V。

(2)作出U－I图像如图所示。

根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir，

可知U－I图像纵轴截距为干电池的电动势，可得E＝1.50V。

U－I图像斜率的绝对值等于干电池的内阻可得，r＝eq\f(1.50－1.00,0.48－0)Ω≈1.04Ω。

考点二拓展创新实验

1．实验器材、数据获取上的创新

实验

方案

安阻法测电动势和内阻

伏阻法测电动势和内阻

实验

电路

实验

原理

E＝I1(R1＋r)

E＝I2(R2＋r)

E＝U1＋eq\f(U1,R1)r

E＝U2＋eq