2022届高考物理一轮突破实验十二测量电源的电动势和内阻

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实验十二　测量电源的电动势和内阻

【实验过程】

1．连接电路：电流表用 0.6 A量程，电压表用 3 V量程，按实验电路图连接好

电路。

2．测量与记录：

(1)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。

(2)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。

(3)用同样方法测量出多组 I、U值，填入数据记录表格中。

(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。

【数据处理】

　设计表格，将测得的六组 U、I值填入表格中。

第1组第 2组第 3组第 4组第 5组第 6组

U/V

I/A

方法一：计算法

由U＝E－Ir 列多个方程组求解，再求 E、r的平均值。

方法二：图象法

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。

【误差分析】

1．偶然误差：

(1)读数不准引起误差。

(2)用图象法求 E和r时，由于作图不准确造成误差。

2．系统误差：

(1)若采用甲图电路，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，Iv＝。其 UI 图象如乙图所示。

结论：E测<E真，r测<r真。

(2)若采用丙图电路，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，UA＝I·RA。其 UI 图象如丁图所示。

结论：E测＝E真，r测>r真。

【注意事项】

　(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。

(2)电流不要过大，应小于 0.5 A，读数要快。

(3)要测出不少于 6组的(I，U)数据，变化范围要大些。

(4)若UI 图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内

阻应根据 r＝||确定。

(5)电流表要相对电源外接(因为 r很小)。

【实验创新】

　测量电源的电动势和内阻，常用电流表外接法和内接法，在电源内阻比较小

时用外接法，在电源内阻比较大时用内接法。本实验的创新有三个视角。

视角一：利用电表改装

视角二：电流表＋拉力敏感电阻丝

视角三：定值电阻扩大电源内阻

教材原型实验

【典例 1】在做测量一只蓄电池(电动势约为 2.2 V，内阻很小)的电动势和内阻

的实验时，备有下列器材供选用：

A．定值电阻(阻值为 R1＝1 Ω)

B．定值电阻(阻值为 R2＝20 Ω)

C．直流电流表(量程 0～0.6 A或0～3 A，内阻约为 0.2 Ω)

D．直流电压表(量程 0～3 V或0～15 V，内阻约为 5 kΩ)

E．滑动变阻器(阻值范围 0～10 Ω)

F．滑动变阻器(阻值范围 0～1 000 Ω)

G．开关

H．导线若干

(1)实验电路如图甲所示，为防止电源短路，用作保护电阻的定值电阻应选用__

________(选填“A”或“B”)；滑动变阻器应选用__________(选填“E”或“F”)。

(2)某同学将选定的器材完成了实验电路的连接，闭合开关后发现无论怎样移动

滑片 P，电压表示数约为 2.2 V不变，电流表的示数始终为零，则电路故障可能

是下述中的__________。

A．b、c间断路　　　　　B．a、P间某点电阻丝断路

C．P与电阻丝未接通 D．保护电阻断路

(3)某小组按正确的操作步骤完成实验，根据实验记录，将测量数据描点如图乙，

请在图乙中作出相应图象。则待测蓄电池的电动势 E为____________V，内阻 r

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