宋涛

《测电源的电动势和内阻》的实验是高中阶段重要的电学实验之一，近几年新课标全国卷中2013年新课标全国卷Ⅰ第23题考查了多用电表内电池电动势和电阻“×1 K”挡内部电路总电阻的测量；2014年新课标全国卷Ⅰ第23题利用电流表和电阻箱完成了电源电动势和内阻的测量，并利用图象来处理实验数据.分析近几年的高考，考查的方向基本不变，主要体现在基本仪器的使用、实验原理的理解与迁移、实验数据的分析以及创新实验的设计与应用.

例1 测量一节干电池的电动势和内阻的实验中设计电路如图1所示，准备了下列器材：

A.电压表V1，量程0～2 V，内阻约为2 kΩ

B.电压表V2，量程0～5 V，内阻约为5 kΩ

C.电流表A1，量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω

D.电流表A2，量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω

E.最大阻值约为10 Ω滑动变阻器R1

F.最大阻值约为100 Ω滑动变阻器R2

G.开关和导线若干

（1）为了能尽量准确地进行测量，电流表应选________________________________________电压表应选________________________________________滑动变阻器应选________________________________________（填仪器字母代号）

（2）进行多次测量后，得到多组电压表电流表的读数，处理数据求得被测干电池的电动势E=________________________________________V，内电阻r=________________________________________Ω.

解析 原理采用闭合电路欧姆定律E=U+Ir （U=E-Ir）知道U、I，如何得到E、r？即如何处理数据得出结论？图象法作U-I曲线（图2），划线时尽量多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，误差大的舍去.由解析式（U=E-Ir）可以看出图象斜率表示-r，U轴截距表示电源电动势，I轴截距表示短路电流.

评论 利用图线进行数据处理是物理实验中常用的一种方法.最好是利用直线来解决，如力学中“用单摆测重力加速度”的实验就可以利用图线来求g.

《测电源的电动势和内阻》时不同的电路设计，原理的表达形式不同但都为闭合电路欧姆定律.电学设计性实验创新方向比较开阔，求解此类电学设计性实验考题的关键是在弄清原理的基础上将基本方法灵活迁移，从方法迁移中寻找问题的突破口.

例2 （2014年全国卷Ⅰ）利用如图3（a）所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R（最大阻值为999.9 Ω），电阻R0（阻值为3.0 Ω），电阻R1（阻值为3.0 Ω），电流表A（量程为200 mA，内阻为RA=6.0 Ω），开关S. 实验步骤如下：

①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；

②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；

③以1I为纵坐标，R为横坐标，作1I-R图线（用直线拟合）；

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.

回答下列问题：（1）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1I与R的关系式为________________________________________.（2）实验得到的部分数据如表2所示，其中电阻R=3.0 Ω时电流表的示数如图3（b）所示，读出数据，完成下表.答：①________________________________________；②________________________________________.

（2）中根据电流表读数原理可得：其读数为0.110 A，其倒数为9.09 A-1.

点评 以上两例一易一难考查的方向不变主要体现在基本仪器的使用、实验原理的理解与迁移、实验数据的分析.同时创新实验的设计与应用也是近几年高考考查的热点.

规律再探寻.

例3 某研究性学习小组欲测定一块蓄电池的电动势E和内阻r，该小组的两同学利用相同的器材分别设计了如图4（a）、（b）所示的两个电路，R0为定值电阻，试完成下列问题.

（1）先直接用多用电表测定该电池的电动势.在操作无误的情况下，多用电表的选择开关和表盘示数如图5所示，其示数为________________________________________V.

（2）这两个同学通过正确实验，然后将实验数据经过处理后在同一个坐标系中作出了如图6所示的图象，则图线A所选的实验原理图是

点评 抓住实验原理为闭合电路欧姆定律，将基本方法灵活迁移，以不变应万变.