备考2025届高考物理一轮复习讲义第十章恒定电流实验十二测量电源的电动势和内阻考点1伏安法测电源的电动势和内阻

试验十二测量电源的电动势和内阻核心考点五年考情命题分析预料教材原型试验2024：湖北T12，浙江6月T16－Ⅱ；2024：湖南T12，全国乙T23，天津T9（2），浙江1月T18（1）；2024：山东T14，北京T16，天津T9（2）①考电路：电路设计或选择（因试验原理为闭合电路欧姆定律，故选用限流电路）、实物连线或改错、器材选择.②考作图：依据试验数据描点连线画图像.③考运算：依据U－I、1I－R或1U－1R图像求E考点1伏安法测电源的电动势和内阻1.试验目的（1）驾驭用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.（2）驾驭实物图连线的技巧.（3）会用图像处理试验数据.（4）会分析产生误差的缘由.2.试验原理用电压表测得路端电压，用电流表测出干路电流，通过调整滑动变阻器变更电路中的电阻，测出U、I的数据，依据闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，列方程E＝U1＋I1r、E＝U2＋I2r求解.或测多组U、I数据，作U－I图像求解.3.试验器材干电池、电压表、电流表、[1]滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺.4.试验步骤（1）电流表用[2]0～0.6A的量程，电压表用[3]0～3V的量程，按图甲连接好图乙的电路.图甲图乙（2）把滑动变阻器的滑片移到使其接入电路的阻值最[4]大的一端.（3）闭合开关，调整滑动变阻器，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.5.试验数据处理（1）列方程组E＝U1＋I（2）用作图法处理数据，如图丙所示.图丙①图线与纵轴的交点的纵坐标为[5]电源电动势E；②图线斜率的确定值为[6]电源内阻r.6.留意事项（1）为了使路端电压变更明显，可运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，变更范围要大些.（4）若U－I图线的纵轴刻度不从零起先，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源内阻应依据r＝｜ΔUΔ7.误差分析（1）电路选择①电源内阻一般较小，选（3）系统误差表格内的图甲电路时误差较小.②当电流表A的内阻已知时选（3）系统误差表格内的图1电路，此时电源内阻r＝k－RA（k为U－I图线斜率的确定值），没有系统误差.（2）偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数，以及作U－I图像时描点不精确.（3）系统误差图像误差分析方法结论图像法：若接受图甲电路，电压表的分流作用造成误差，电压表的示数越大，电压表的分流越多，对应的I真（即干路电流）与I测（即电流表的示数）的差越大，I真－I测＝IV＝URV.若电表为志向电表，则U－E测＜E真，r测＜r真等效电源法：如图甲所示，E测＝RVRV＋rE，图线解析式分析法，如图丙.∵E测＝U＋Ir测∴U＝E测－Ir测∵E真＝U＋（I＋URV）r真∴U＝RVRV∴E测＝RVRV＋r真E真，图像法：若接受图1电路，电流表的分压作用造成误差，电流表示数越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，U真－U测＝UA＝I·RA.若电表为志向电表，则U－I图像如图2所示E测＝E真，r测＞r真等效电源法：如图1所示，E测＝E，r测＝r＋RA＞r图线解析式分析法，如图3.∵E测＝U＋Ir测∴U＝E测－Ir测∵E真＝U＋I（RA＋r真）∴U＝E真－I（RA＋r真）∴E测＝E真，r测＝r真＋RA研透高考明确方向1.[读数＋实物图连线＋作图计算/2024浙江6月]在“测量干电池的电动势和内阻”试验中（1）部分连线如图1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2所示，其示数为1.20V.（2）测得的7组数据已标在如图3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.（计算结果均保留2位小数）图3解析（1）依据利用电压表和电流表测量干电池电动势和内阻的试验原理，可知导线a应当连接到B接线柱上，测外电路的总电压；依据电压表读数规则可知，电压表示数为1.20V.（2）将坐标系上的点用直线拟合，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点匀整分布在直线两侧，离直线较远的点舍去，如图所示，则干电池的U－I曲线的纵截距等于电池的电动势，E＝1.50V；斜率的确定值等于干电池的内阻，r＝1.04Ω.2.[数据处理＋实物图连线＋误差分析/2024湖北]某试验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：电压表（量程0～3V，内阻很大）；电流表（量程0～0.6A）；电阻箱（阻值0～999.9Ω）；干电池一节、开关一个和导线若干. （1）依据图（a），完成图（b）中的实物图连线.（2）调整电阻箱到最大阻值，闭合开关.逐次变更电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U.依据记录数据作出的U－I图像如图（c）所示，则干电池的电动势为1.58V（保留3位有效数字）、内阻为0.64Ω（保留2位有效数字）.（3）该小组依据记录数据进一步探究，作出1I－R图像如图（d）所示.利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为2.5Ω（保留2位有效数字）（4）由于电压表内阻不是无穷大，本试验干电池内阻的测量值偏小（填“偏大”或“偏小”）.答案（1）如图所示解析（1）依据电路图依次将实物图连接，如答图所示.（2）由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，由图（c）可知E＝1.58V，图像斜率的确定值等于电源的内阻，则｜k｜＝r＝1.58－（3）依据