实验13　测量电源的电动势和内阻-2027版高考物理一轮复习

物理实验13测量电源的电动势和内阻目录12基础自主落实课前

自检自测·回归教材

能力探究突破课中课堂互动·考教衔接基础

自主落实课前

自检自测·回归教材

一、实验器材电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔和刻度尺。二、实验操作1.连接电路:若电源内阻较小,按图甲连接好电路;若电源内阻较大按图乙连接好电路。2.测量与记录:把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端,闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,读出电压表的读数U和电流表的读数I,并填入事先绘制好的表格中。3.断开开关,整理好器材。

四、误差分析1.由于读数不准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。五、注意事项1.为了使电源的路端电压变化明显,应选内阻大些的电源(选用已使用过一段时间的干电池)。2.要测出多组(I,U)数据,且变化范围要大些。3.画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线与横轴交点的横坐标值不再是短路电流,而图线与纵轴交点的纵坐标值仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻。易错辨析(1)滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方,这样可以保护电压表。(

)(2)根据实验记录的数据作U-I图像时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀对称地分布在直线两侧。(

)×√考点一教材原型实验能力探究突破课中

课堂互动·考教衔接角度一实验原理和实验操作例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用图甲所示电路测量电流表的内阻。从图乙电压表和电流表读数可得电流表内阻RA=

Ω(保留2位有效数字)。

甲乙1.0②用如图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+

(用I、r和RA表示)。

I(r+RA)③调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出如图所示的U-I图像。则待测干电池电动势E=

V(保留3位有效数字),内阻r=

Ω(保留1位小数)。

1.401.0(2)考虑电压表内阻影响该小组也尝试用图戊所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成,原因是

(单选,填正确选项标号)。

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D

角度二数据处理和误差分析例2(2025海南卷)如图是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。有如下器材电源E(约为3V,内阻未知)电压表V(0~3V,RV约为3kΩ)电流表A(0~6A,RA约为1Ω)定值电阻R0=3Ω滑动变阻器R1(0~50Ω)滑动变阻器R2(0~500Ω)开关S导线若干(1)为了提高测量精度,电路图中滑动变阻器应选

。

(2)闭合开关S,多次调节滑动变阻器,记录U、I,如下表U/V1.001.301.702.002.50I/A0.380.320.240.180.08根据表中数据作出U-I图像。

R1(3)由U-I图像可求出电动势E=

V,内阻r=

Ω(均保留三位有效数字)。

(4)考虑电压表分流引起的误差,则E测

(选填“大于”“等于”或“小于”)E真;r测与真实值r真之间的关系式为

(用RV、R0、r测、r真表示)。

2.902.18小于

考点二实验的改进与创新创新点点睛1.仪器的使用创新、装置的改造、实验器材的创新考查(1)与原型实验对比:根据题意找出题中实验在教材中的实验原型或原理,如电压表换成电压传感器等(2)根据题中所提供的实验器材与原型中的器材比较,用改装的方法完成实验(3)在测量电表的内阻时,要把电表当作能读数的电阻,充分利用待测电表自身的测量功能,即电流表可测定通过自身的电流,电压表可测定自身两端的电压,不需要其他的电表来测量创新点点睛2.数据的灵活处理应用图像处理数据——细心推导找关系,数形转换是关键。在实验中,数据处理的常用方法有公式法、列表法、图像法、逐差法等,电学实验最常考的是图像法3.实验原理的创新——电路的设计此类题应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为根本依据,从题目给出的电路原理图入手分析,再结合已有的电学知识(如串并联关系、闭合电路欧姆定律等)和实验方法进行推理,找到突破方向角度一实验器材和数据处理方式的创新例3(2025湖北卷)某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r,设计了如图所示的电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。

保护

1.471.3有

角度二实验原理的创新例4(2025山东潍坊一模)某实验小组要测量一个特殊电池的电动势E和内阻r(内阻较大且随电流变化),该电池电动势在一定范围内能保持稳定,提供的实验器材有:电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ)、电压表V2(量程3V,可视为理想电压表)、滑动变阻器R、定值电阻R0(阻值5Ω)、开关及导线若干。主要实验步骤如下:(1)连接器材:根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图补充完整。(2)调节滑动变阻器,记录多组电压表V1的读数U1和电压表V2的读数U2,通过计算机描点作图得到该电池的U1-U2曲线,如图所示。由此可知该电池的电动势为

V;当电压表V1的读数U1=1.5V时,该电池内阻为

Ω。(结果均保留2位有效