高考物理一轮复习实验专题测定电源的电动势和内阻导学案1(2021年整理)

2018届高考物理一轮复习实验专题测定电源的电动势和内阻导学案1 编辑整理：

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实验：测定电源的电动势和内阻

［基本要求]

[数据处理]

1.计算法

错误!，解得：错误!

2.图象法

（1)图线与纵轴交点为E。

（2)图线与横轴交点为I短＝错误!.

(3）图线斜率的绝对值表示

r＝错误!。

[误差分析]

1。偶然误差

（1）由于电表读数不准引起误差.

（2）用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差.

（3）测量过程中通电时间过长或电流过大，都会超越E、r变化.

2.系统误差

(1）若采用甲图,其U.I图象如图乙所示。由于电压表的分流作用造成误差.

甲乙

①当电压表示数为零时，I V＝0，I A＝I短，短路电流测量值等于真实值。

②E测〈E真。

③因为r测＝错误!，所以r测<r真.

(2）若采用丙图,其U­I图象如图丁所示.由于电流表的分压作用造成误差.

①E为真实值。

②I短测<I短真.

③因为r测＝错误!，所以r测>r真,r测和R A的串联值,由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的误差非常大.

丙丁

［注意事项]

1。可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池.

2。电流不要过大，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，故长时间放电不宜超过 0。3 A，短时间放电不宜超过0。5 A。因此，实验中不要将I调得过大,读电表要快，每次读完立即断电.

3。干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多.这种情况，在画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个恰当值开始(横坐标I 必须从零开始）.此时，图线与横轴的交点横坐标不再表示短路电流，但是直线斜率的绝对值仍然表示电池的内阻.

4.测出不少于6组（I,U）数据,且变化范围要大些.画U。I图线时,要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点要尽量均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不考虑，以减小偶然误差.

考点精练

考向1 对实验原理和误差的考查

[典例1］在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路.

甲乙

(1)根据图甲所示实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物图的连接.

(2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P移至

（填“a”或“b”)端.

（3）合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流表示数;S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数.

在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象,如图丙所示，两直线在纵轴上的截距分别为U A、U B,与横轴的截距分别为I A、I B.

丙

①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的(填“A”或“B")线.

②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是(填“电压”或“电流”）表的示数偏

（填“大”或“小”).

[解析] (1)实物图连线如图所示。

(2）为保护电流表，实验开始前，应将滑片P移至电阻最大的a端.

(3)①当S2接1位置时，电压表与电源并联,看做一个等效电源,可知电动势测量值和内阻的测量值都小于真实值，U－I图线应是B线。②测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流，结果使电流表的示数偏小.

[答案］(1)见解析图(2)a（3）①B②电流偏小

反思总结

1.偶然误差：主要来源于电表读数及作U。I图象时描点不准确。

2.系统误差：当S2接1时，由于电压表分流使电流表读数不等于闭合电路总电流;当S2接2时，由于电流表分压使电压表读数不等于路端电压。

考向2 对数据处理和器材选择的考查

［典例2］(2015·四川卷）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值R x。已知电池的电动势约6 V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表A1（量程0~30 mA）；

电流表A2（量程0~100 mA)；

电压表V(量程0～6 V);

滑动变阻器R1（阻值0～5 Ω）；

滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω）；

开关S一个,导线若干条.

某同学的实验过程如下：

Ⅰ.设计如图甲所示的电路图，正确连接电路.

甲

Ⅱ。将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图线.

乙

Ⅲ。断开开关,将R x改接在B、C之间，A与B直接相连,其他部分保持不变。重复Ⅱ的步

骤,得到另一条U.I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0，0）,与纵轴U的交点坐标为（0，U0）.

回答下列问题：

（1)电流表应选用，滑动变阻器应选用。

（2)由图乙的图线，得电源内阻r＝Ω.

（3）用I0、U0和r表示待测电阻的关系式R x＝，代入数值可得R x.

(4）若电表为理想电表，R x接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围，电压表示数变化范围。(均填“相同”或“不同”)

[解析] (1）由题U­I图线可知电流表量程应为0～100 mA，故选A2。路端电压大于5.5 V，而电源电动势E＝6 V，故R外≫r，则滑动变阻器选R2.(2)由题图得：r＝错误!＝25 Ω.(3)R x ＋r＝错误!，R x＝错误!－r。(4）电流I＝错误!，r＋R x一定，R从300 Ω变到某同一阻值,电流变化范围相同。R x接在A、B间时，U＝错误!(R＋R x）,R x接在B、C间时，U′＝错误!R，故两种情况下电压变化不同.

[答案] (1）A2R2(2）25 （3)错误!－r(4）相同不同

反思总结

1。在作U。I图象时，要根据测量数据选取合适的坐标值，有时U轴的坐标值要从某一恰当的值开始，I轴的坐标值必须从零开始.在作图时，要使较多的点落在直线上,不落在直线上的点要均匀分布在直线的两侧.

2.在U。I图线中，当纵坐标不从0开始时，图线与纵轴的截距仍为电动势，直线斜率的

绝对值仍为内电阻，但这时图线与横轴的交点不是短路电流了,此时r＝ΔU ΔI

。

考向3 实验创新与改进

1。安阻法

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），