2027届新高考物理热点精准复习测定电源的电动势和内阻

2027届新高考物理热点精准复习测定电源的电动势和内阻一、实验目的1．测量电源的电动势和内阻。2．加深对闭合电路的欧姆定律的理解。二、实验原理1．如图甲或乙所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。2．用图像法处理数据，在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图像，如图丙所示，直线跟纵轴交点的纵坐标表示________________的值，图线斜率的绝对值即______________的值。三、实验器材电池、电压表、电流表、______________、开关、导线、坐标纸和刻度尺。电源电动势E电源内阻r滑动变阻器四、实验步骤1．电流表用_______________量程，电压表用__________量程，按实验原理图甲或乙连接好电路。2．把滑动变阻器的滑片移动到接入电路阻值最______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)，用同样方法测量出6组I、U的值，填入表格中。4.断开开关，拆除电路，整理好器材。

第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/V

I/A

0.6A3V大五、数据处理1．公式法将6组对应的U、I数据代入关系式：U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r、…，让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。2．图像法在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标系内描出各组(I，U)值所对应的点，然后作一条使落在线上的点尽量多的直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即电源电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即电源的__________，即r＝______。内阻r六、注意事项1．为了使电路的路端电压变化明显，应选内阻______些的电池。2．电流不要过______，读数要快。干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大。3．合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴交点的纵坐标值仍为电动势大小，电源内阻根据r＝_______确定。4．要测出不少于6组的(I、U)数据，且变化范围要大些。大大七、误差分析1．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测的差越大。其U－I图像如图乙所示。结论：E测<E真，r测<r真。2．若采用图丙电路，由于电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大。其U－I图像如图丁所示。结论：E测＝E真，r测>r真。1教材原型实验

(基础考点·自主探究)【跟踪训练】(实验原理、数据处理、电路图连接)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U－I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______。(单选，填正确答案标号)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B(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表所示。序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52请根据实验数据，回答以下问题：①图丙上已标出后3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”)。③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁中的实物图连接成完整电路。[答案]

(2)①见解析图③见解析图R1[解析]

(1)电压表示数的变化范围小，原因是外电路的总电阻远大于电源内阻，电压表示数总是接近电源的电动势，B项正确。(2)①根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示。③先画出原理图，如图(b)所示，然后依据原理图将各仪器依次连接起来，如图(c)所示。(实验操作、误差分析和电路选择)在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用何种接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知R0＝2Ω。(1)按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整。(2)实验操作步骤如下：①将滑动变阻器滑到最左端位置；②接法Ⅰ：单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U1－I1的值，断开开关S0；③将滑动变阻器滑到最左端位置；④接法Ⅱ：单刀双掷开关S与2接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U2－I2的值，断开开关S0；⑤分别作出两种情况所对应的U1－I1和U2－I2图像。(3)单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，电压表指针如图丙所示，此时U1＝__________V。1.30(4)根据测得数据，作出U1－I1和U2－I2图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势E＝___________，内阻r＝____________。(结果均保留两位小数)1.80V2.50Ω(5)由图丁可知___________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近真实值。(6)综合考虑，若只能选择一种接法，应选择___________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。接法Ⅱ接法Ⅱ[解析]

(1)根据图甲所示的电路图，实物连接如图所示。(3)量程为3V的电压表分度值为0.1V，需要估读到分度值的下一位，由图丙可知电压表读数为U1＝1.30V。(4)当单刀双掷开关接1时，电流表示数为零时，电压表测量准确，故电动势为U1－I1的纵轴截距，则有E＝1.80V(5)由图丁可知U1－I1图像的斜率为(6)由电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压，接法Ⅱ的误差来源是电压表的分流，由于电源内阻较小，远小于电压表内阻，结合(5)问分析可知，若只能选择一种接法，应选择接法Ⅱ更合适。[答案]

(1)见解析图2创新实验提升(能力考点·深度研析)除伏安法外，测电源的电动势和内阻还有以下几种方法：1．安阻法(1)实验原理用一个电流表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，或用图像法处理数据。此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大。若已知电流表

的阻值可消除测内阻的系统误差。(2)图像法处理数据(3)误差分析①误差来源：电流表有电阻，导致内阻测量不准确；②结论：E测＝E真，r测>r真(r测＝r真＋rA)。2．伏阻法(1)实验原理(2)图像法处理数据(3)误差分析①误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；②结论：E测<E真，r测<r真。3．双伏法►考向1伏阻法测电源电动势和内阻

现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω。已知该电池允许输出的最大电流为50mA，为了测量这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，取值范围0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用。(1)实验室备有以下几种规格的定值电阻R0，本实验应选______。A．10Ω

2.5W B．100Ω

1.0WC．200Ω

1.0