常考问题三 以测电源电动势为核心的电学实验测定电源的电动势和内阻的实验是高中物理实验中的重要实验之一．其基本方法是运用电流表和电压表等实验器材、利用图象法得出电源电动势和内阻．预测2022年高考本实验是考查热点，结合图象求解电源电动势和内阻应引起大家的重视．8．根据闭合电路欧姆定律，用图5－12－16甲所示电路可以测定电池的电动势和内阻．图中R0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R0两端的对应电压U，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的．根据实验数据在－(R＋r)坐标系中描出坐标点，如图丙所示，已知R0＝150Ω.试完成下列问题：图5－12－16(1)请根据原理图将图乙中的实物图连接好．(2)在图丙中画出－(R＋r)关系图线．(3)图线的斜率是________V－1·Ω－1，由此可得电池电动势E＝________V.图5－12－16解析 (1)所连实物图如图(a)所示．(2)所画的图象如图(b)所示．(3)根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋(r＋R)，即：＝(R＋r)＋，由图(b)可知斜率k＝＝0.0045，则E＝1.48V.答案 (1)如图(a)所示 (2)如图(b)所示(3)0.0045(0.0043～0.0047均对) 1.48(1.46～1.50均对)9．(2022·北京卷，21)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．(1)应该选择的实验电路是图5－12－17中的________(选填“甲”或“乙”)．图5－12－17-4-\n(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：A．电压表(0～15V)B．电压表(0～3V)C．滑动变阻器(0～50Ω)D．滑动变阻器(0～500Ω)实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(选填相应器材前的字母)(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图5－12－18的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线.序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480图5－12－18(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．下图各示意图中正确反映P－U关系的是________．解析 (1)由于电源内阻较小，电流表相对电源应外接，故电路图应选甲．(2)由于测一节干电池的电动势(约1.5V)，电压表应选用B，由于电源内阻较小，滑动变阻器应选用C.(3)第2组数据描点及U－I图线如图所示．(4)由U－I图线可得：电动势E＝1.50V，-4-\n内电阻r＝||＝Ω＝0.83Ω(5)随着滑动变阻器滑片的移动，外电阻越来越大，电压表示数U逐渐增大，电源的输出功率先增大后减小，当外电阻等于电源内电阻时，输出功率最大，故D对，A、B、C均错．答案 (1)甲 (2)B C (3)见解析(4)1.50(1.49～1.51) 0.83(0.81～0.85) (5)D10．(2022·河北邯郸质检)(1)如图5－12－19甲是“测电池的电动势和内阻”的实验电路，如果采用新电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表变化________(填“明显”或“不明显”)；(2)为了较精确地测量一节新电池的内阻，可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R0＝1.50Ω)，滑动变阻器R1(0～10Ω)，滑动变阻器R2(0～200Ω)，开并S.相比于图甲，图乙中的电阻R0有哪些作用？____________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填R1或R2)；(4)用笔画线代替导线在图丙中完成实物连接图；(5)实验中，改变滑动变阻器的阻值，测出当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则新电池内阻的表达式r＝________(用I1、I2、U1、U2和R0表示)；图5－12－19(6)处理实验数据时，测出两组U、I值，便可计算出电池的电动势和内阻，这样做虽然简单，但误差可能较大．处理数据时如何减少实验误差，请你提出一种处理方法：___________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析 (1)新电池的内阻很小，内电路的电压降很小，虽然滑动变阻器在阻值较大的范围内调节，但电压表变化还是不明显；(2)方便实验操作和数据测量；防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏；(3)因为R1的总电阻较小，使电路中电流较大，电流表指针能在刻度盘中央附近，测量误差较小；(4)如下图所示，有一处画错不给分(5)可将定值电阻和内阻绑在一起，即R＝r＋R0，根据闭合电路欧姆定律可得E＝U1＋I1R，E＝U2＋I2R联立可得r＝－R0(6)尽可能多测几组U、I值，分别求出每组的E、r值，最后求平均值(或作U－I图象利用图线在坐标轴上截距求出E、r)．答案 (1)不明显-4-\n(2)方便实验操作和数据测量；防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏(3)R1 (4)见解析(5)r＝－R0(6)尽可能多测几组U、I值，分别求出每组的E、r值，最后求平均值(或作U－I图象利用图线在坐标轴上截距求出E、r)1．测量电源的电动势和内阻的方法很多，如伏安法、安阻法、伏阻法等．任何一种实验方法．一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点．2．在测量电源电动势和内阻的实验中，利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解．当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量．-4-
