鲁科版（新教材）2022版高考一轮复习第8章电路及其应用实验11测量电源的电动势和内阻（物理 学案）

实验十一　测量电源的电动势和内阻

1．电池选取：应选用内阻较大的旧电池。

2．实验操作：实验中不宜将电流调得过大，电表读数要快，每次读完数后立即断开开关。

3．数据要求：要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些。

4．描点画图：画U­I图线时，应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去。

5．纵轴标度的确定：纵轴的刻度可以不从0开始，而是依据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从0开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻。

1．偶然误差

(1)由于电表读数不准确引起误差。

(2)用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。

(3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。

2．系统误差

(1)若采用如图甲所示电路图，其U­I图像如图乙所示。由于电压表的分流作用造成误差。

①当电压表示数越大时，电压表分流越大；反之，电压表分流越小，可推断电压表示数为0时，IV＝0，短路电流的测量值等于真实值。

②E测<E真，r测<r真。

(2)若采用如图丙所示电路图，其U­I图像如图丁所示。由于电流表的分压作用造成误差。

①当电压表示数越小时，电流表的分压越大；电压表示数越大时，电流表的分压越小，可推断断路时，电流表分压为0，则断路时，电压表示数等于电动势。

②E测＝E真，r测>r真，一般来说，r测的误差非常大。

考点1　实验原理与实验操作

典例　用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内阻约1 Ω)的电动势和内阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用：

A．电流表：量程0～0.6 A，内电阻约1 Ω

B．电流表：量程0～3 A，内电阻约0.2 Ω

C．电压表：量程0～3 V，内电阻约30 kΩ

D．电压表：量程0～6 V，内电阻约60 kΩ

E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A

F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A

(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用________。(均填仪器的字母代号)

(2)如图所示为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连。(均填仪器上接线柱的字母代号)

考点2　数据分析与误差分析

典例　(2020·浙江高考)某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。

(1)在方框中画出图乙的电路图。

(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流I＝________ A，电压U＝________ V。

丙

(3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应的电路是图________(选填“甲”或“乙”)。

(4)该电池的电动势E＝________V(结果保留3位有效数字)，内阻r＝________ Ω(结果保留2位有效数字)。

考点3　实验的改进与创新

典例　(2018·江苏高考)一同学测量某干电池的电动势和内阻。

(1)图甲所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处：

①_____________________________________________________________；

②___________________________________________________________。

甲

(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的  数据见下表：

根据表中数据，在图乙方格纸上作出R­ 关系图像。

乙

由图像可计算出该干电池的电动势为________ V；内阻为________ Ω。

(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为0～100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数为 0.33 A时，电压表的指针位置如图丙所示，则该干电池的电动势应为________ V，内阻应为________ Ω。

丙

【核心归纳】

“测量电源的电动势和内阻”的实验是高中物理电学中的重要实验，实验原理是闭合电路欧姆定律，但实验方案灵活多变，数据分析方法不断创新，特别是利用图像法求解电源电动势和内阻，更是花样百出，如“伏阻法”测电源电动势和内阻。