第43讲 重点实验：测量电源的电动势和内阻（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）.docx

第43讲重点实验：测量电源的电动势和内阻

目录

01、考情透视，目标导航TOC\o1-3\h\u

02、知识导图，思维引航 1

02、考点突破，考法探究 2

考点一伏安法测量电源的电动势和内阻 2

知识点1．实验原理 2

知识点2．实验器材 2

知识点3．实验步骤 2

知识点4．用实验数据求E、r的处理方法 3

知识点5．误差分析 3

知识点6．注意事项 4

考向一.电路的选择 4

考向二.误差分析 7

考点二伏阻法 8

考点三安阻法 11

04、真题练习，命题洞见 14

考情分析

2024·北京·高考物理第12题

2024·甘肃·高考物理第12题

2024·辽宁·高考物理第12题

2023·浙江·高考物理第12题

2023·湖北·高考物理第12题

复习目标

目标1.掌握伏安法、伏阻法、安阻法测量电源电动势和内阻的原理及电路设计。目标2.理解实验的误差分析和改进方法。

考点一伏安法测量电源的电动势和内阻

知识点1．实验原理

闭合电路欧姆定律。

知识点2．实验器材

电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。

知识点3．实验步骤

(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按电路图连接好电路。

(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。

(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)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。

(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。

知识点4．用实验数据求E、r的处理方法

(1)列方程求解：由U＝E－Ir得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E、r。

(2)用作图法处理数据，如图所示。

①图线与纵轴交点为E；

②图线与横轴交点为I短＝eq\f(E,r)；

③图线的斜率的绝对值表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|。

知识点5．误差分析

(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。

(2)系统误差：

①如图甲所示

方法a电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝eq\f(U,RV)。其中U－I图像如图乙所示。

结论：E测E真，r测r真。

方法b等效电源法

如图甲所示，E测＝eq\f(RV,RV＋r)E真E真，r测＝eq\f(RVr,RV＋r)r真。

②如图丙所示

方法a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。其中U－I图像如图丁所示。

结论：E测＝E真，r测r真。

方法b等效电源法

如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RAr真。

(3)电路选择：

①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小。

②当内阻已知时选图丙电路，此时r＝|k|－RA，没有系统误差。

知识点6．注意事项

(1)合理选择电压表、电流表量程。测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3V量程，电流表选0.6A量程，滑动变阻器选0～10Ω。

(2)应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化。

(3)在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，忽略个别偏离直线较远的点，以减小偶然误差。

(4)干电池内阻较小时，U的变化较慢，此时，坐标轴中数据点将呈现如图甲所示的状况，为此，可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些，此时图线与横轴交点不表示短路电流。另外，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|算出电池的内阻r。

考向一.电路的选择

1.某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验器材如下：

干电池一节(电动势约为1.5V，内阻约为0.5Ω)；

电压表V(量程为0～3V，内阻约为3kΩ)；

电流表A(量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω)；

滑动变阻器(最大阻值为20Ω)；

开关、导线若干。

(1)实验电路图选择________(选填“甲”或“乙”)。

(2)用笔画线代替导线，将图中的器材连成实验电路。

(3)完成实验后，某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差。在下列图像中，实线是根据实验数据描点作图得到的U－I图线；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U－I图线。本次实验分析误差的U－I图像正确的是________。

(4)为减小电表内阻引起的实验误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是_______