高考物理一轮复习-实验十-测定电源的电动势和内阻

实验十测定电源的电动势和内阻一、实验目的1．测定电源的电动势和内阻。2．掌握用图像法求电动势和内阻的方法。二、实验原理与要求2．实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。3．基本操作(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按实验原理图连接好电路。(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。(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。

[规律方法总结]1．实验数据求E、r的处理方法(1)列多个方程组求解，再求E、r的平均值。(2)图像法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建坐标系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r。3．误差来源(1)偶然误差：用图像法求E和r时作图不准确。(2)系统误差：电压表分流。(3)本实验中测量结果是：E测＜E真，r测＜r真。命题点一教材原型实验

实验原理与操作[典例1]

(2021·四川省资阳统考)某物理兴趣小组准备测量一节干电池(内阻约为3Ω)的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：A．电流表A1(量程3mA，内阻为199Ω)B．电流表A2(量程1500mA，内阻为1Ω)C．电压表V(量程3V，内阻很大)D．滑动变阻器R1(阻值范围0～5Ω，额定电流2A)E．滑动变阻器R2(阻值范围0～500Ω，额定电流1A)F．定值电阻R3＝1ΩG．定值电阻R4＝1kΩH．待测干电池，开关、导线若干同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的实验电路图。(1)请根据电路图，将实物图乙连线补充完整。(2)为了尽量减小误差且方便操作，图中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)，滑动变阻器应选择______(选填“R1”或“R2”)，定值电阻应选择________(选填“R3”或“R4”)。(3)同学们利用上述实验装置测得了多组实验数据，并将电流表的读数作为横坐标，电压表的读数作为纵坐标，选取合适的标度，绘制了如图丙所示的图线，则该小组同学测定的干电池电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。[解析]

(1)实物连线图如图所示。

数据处理与分析[典例2]

(2020·高考山东卷)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5V，内阻小于1Ω)；电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表A(量程0.6A，内阻约1Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)；定值电阻R1(阻值2Ω)；定值电阻R2(阻值5Ω)；开关一个，导线若干。(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在UI坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________。A．电压表分流

B．干电池内阻较小C．滑动变阻器最大阻值较小

D．电流表内阻较小(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。请根据实验数据，回答以下问题：①图丙中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出UI图像。②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(选填“R1”或“R2”)。③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将实物图(图丁)连接成完整电路。[解析]

(1)电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确。(2)①根据数据描点并连成一条直线，如图1所示。[答案]

(1)B

(2)①图见解析②R1

③图见解析命题点二实验创新设计

实验器材创新[典例3]

一同学测量某干电池的电动势和内阻。(1)如图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____。[解析]

(1)连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源。(2)将数据描点连线，作出一条倾斜的直线，如图所示。创新评价本实验的创新之处在于应用电流表和电阻箱测量电源电动势和内阻，若已知电流表A的阻值可消除测内阻的系统误差。

实验数据处理创新[典例4]

某探究小组准备用图甲所示电路测量某电源的电动势和内阻，实验室准备的器材如下：待测电源(电动势约2V)；电阻箱R(最大阻值为99.99Ω)；定值电阻R0(阻值为2.0Ω)；定值电阻R1(阻值为4.5kΩ)；电流表G(量程为400μA，内阻Rg＝500Ω)；开关S，导线若干。(5)由以上分析可知本实验中电动势测量准确，即电动势的测量值等于电动势的真实值。

实验目的创新[典例5]

硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件。某同学利用图甲所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系。图中定值电阻R0＝2Ω，电压表、电流表均可视为理想电表。(1)用笔画线代替导线，根据电路图，将图乙中的实物电路补充完整。(2)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，闭合开关S，调节可调电阻R的阻值，通过测量得到该电池的UI曲线a(见图丙)。则由图像可知，当电流小于200mA时，该硅光电池的电动势为________V，内阻为________Ω。(3)实验二：减小光照强度，重复实验，通过测量得到该电池的U-I曲线b(见图丙)。当可调电阻R的阻值调到某值时，若该电路的路端电压为1.5V，由曲线b可知，此时可调电阻R的电功率约为________W(结果保留两位有效数字)。[解析]

(1)分