测量电源电动势E与内阻r的实验,可以说是高考物理的常客,同时也是很容易丢分的地方。不仅仅班里物理水平一般的学生畏惧这个考点,很多班里的尖子生,也没有百分百的把握能够将这道实验题的分值都收入囊中。

高二物理课本选修3-1

教材中用到了电流表与电压表,咱们来通过一道题把教材实验巩固一下。

题目

测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)。

器材:量程为3V的理想电压表V,量程为0.5A的电流表A(具有一定内阻),固定电阻physics,滑动变阻器physics,开关K,导线若干。

(1)画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。

(2)实验中,当电流表读数为physics时,电压表读数为physics;当电流表读数为physics时,电压表读数为physics,则可以求出E=___________,r=___________。(用physics及R表示)

解析

由闭合电路欧姆定律physics可知,只要能测出两组路端电压和电流即可,由physics可得:

physics

我们可以用电压表测电压,电流表测电流,但需注意的是题给电压表的量程只有3V,而路端电压的最小值约为physics,显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。依题给器材,可以利用固定电阻R分压(即可以把它和电源本身的内阻r共同作为电源的等效内阻”physics“),这样此电源的”路端电压”的最小值约为physics,就可直接用电压表测”路端电压”了,设计实验电路原理图如图所示。

physics

调节滑动变阻器physics测两组电压和电流分别代入<1><2>两式,得:

physics

说明:此种方法所测E偏小,r偏小。

题目

变形:没有电压表

在”测定电源电动势和内阻”的实验中,除待测电源(E,r),足够的连接导线外,实验室仅提供:一只量程合适的电流表A,一只电阻箱R,一个开关S。

(1)画出实验原理图。

(2)写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式,并注明式中量的含义。

解析

由欧姆定律physics可知,测出两组电阻箱的不同值及其对应的电流,由physics可得:
physics
式中physics是电阻箱分别取physicsphysics时电流表读数。
设计实验原理图如图所示。
physics

建议同学们在课下,把用电压表和电阻箱的方法想一想。

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