高考物理考点43 实验：测定电源的电动势和内阻.docVIP

PAGE PAGE 2 考点43 实验：测定电源的电动势和内阻 1．基本实验要求 （1）实验原理：闭合电路的欧姆定律。 （2）实验器材：待测电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等。 （3）实验操作： ①选择电表，设计电路，连接电路； ②把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处； ③闭合开关，调节变阻器，使表有明显的示数，记下多组数据。 （4）实验数据处理 ①读出两组数据，列方程组求解E、r。 ②图象法：以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴，建立坐标系，并根据实验数据描点作图，纵轴截距为电动势E、斜率k的绝对值为内阻r。 2．系统误差 （1）电流表接在电压表所在支路外侧。将电流表内阻等效为电源内阻的一部分，则电压表和电流表的测量均准确。电源电动势的测量值无系统误差，内阻的测量值偏大，等于电源内阻和电流表内阻的和。 （2）电流表接在电压表所在支路内侧。即使考虑电表内阻的影响，当路端电压为零时的短路电流仍然是准确的，即U–I图线的横截距是准确的，由于电压表的分流，电流的测量值偏小，可见实际的U–I图线向下偏，纵轴截距偏小，斜率的绝对值偏小，即电源电动势和内阻的测量值都偏小。 3．测定电源电动势和内阻的其他方法 在缺少电表或电表量程不合适时，不限于使用伏安法测电源电动势和内阻，只要满足每次实验能测一组数据，根据闭合电路欧姆定律能写出这两个数据或其相关物理量的线性关系，就可以进一步列方程组或作图求电源的电动势和内阻。 测定电源的电动势和内阻的实验电路如图1所示，请回答下列问题 （1）在闭合开关之前，为防止电表过载，滑动变阻器的滑动头P应放在______端。 （2）图2是根据实验数据画出的U–I图象，可知该电源的电动势E=_______V，内阻r=______Ω。（保留三位有效数字） 【参考答案】（1）a （2）1.50 1.00 【详细解析】（1）由图1电路图可知，闭合开关前为防止电表过载滑动变阻器的滑动头P应在a端。 （2）由闭合电路欧姆定律有U=E–Ir，则图2的纵轴截距表示电源电动势，E=1.50 V；斜率的绝对值表示电源内阻，。 【易错警示】由图象求电源电动势和内阻时，常会需要读纵轴截距、纵轴截距或斜率。要特别注意在计算斜率时，看清坐标原点是否从零开始。 1．（2018·陕西省西安中学高三第九次模拟考试）“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图（a）所示，其中定值电阻阻值R1=1 Ω。 （1）图（a）中A为____传感器，定值电阻R1在实验中起_____的作用； （2）实验测得的路端电压U相应电流I的拟合曲线如图（b）所示，由此得到电源电动势E=_______V，内阻r=______Ω； （3）实验测得的数据如图（b）所示，则实验中选用的滑动变阻器最合理的阻值范围为______。 A．0~200 Ω B．0~50 Ω C． 0~20 Ω D．0~5 Ω 【答案】（1）电流 保护电源 （2）1.50 0.28 （3）C 【解析】（1）A串联在电路中，测量电流的，所以A是电流传感器；B与滑动变阻器并联，测量电压，所以B是电压传感器；定值电阻R1在实验中的作用主要是保护电源，防止短路； （2）根据U=E–Ir可知，图象与纵轴的交点表示电源的电动势，故E=1.50 V；图象的斜率表示内阻，则可知，；（3）由图可知，测出中的最小电流约为0.1 A，此时对应的总电阻；此时滑动变阻器接入电阻应为151-0.28=13.7 Ω；故滑动变阻器总阻值一定大于13.7 Ω；同时为了调节方便，总阻值不应过大，故应选择20 Ω的总阻值，故C正确，ABD错误。 【点睛】本题考查测电动势和内电阻的数据处理及实物图的连接，要注意审题，弄清楚实验的原理，找到解决问题的思路和方法。 用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有： A．电压表V（0~3 V~15 V） B．电流表A（0~0.6 A~3 A） C．变阻器R1（0~20 Ω） D．变阻器R2（0~100 Ω） E．开关S，导线若干 （1）电压表选用________量程，电流表选用________量程，滑动变阻器选用________。（填器材前面的字母序号） （2）画出实验电路图。 （3）如图所示的U–I图上是由实验测得的7组数据点，请你完成图线，并由图线求出E=______V，r=_______Ω. （4）电动势的测量值与真实值相比_______，内阻的测量值与真实值相比_______。（均填“偏大”、“偏小”或“不变”） 【参考答案】（1）0~3 V 0~0.6 A C （2）如左图 （3）如右图 1.5 0.5 （4）偏小 偏小 【详细解析】（1）电压表选用0~3 V量程，电流表选用0~0.6