实验09　测定电源的电动势和内阻-备战2021届高考物理实验专训

实验九　测定电源的电动势和内阻 【实验要求】 一、实验目的 1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律． 2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法． 二、实验原理 1．实验依据：闭合电路欧姆定律． 2．E和r的求解：由U＝E－Ir得，解得E、r. 3．图象法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r. 三、实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔． 四、实验步骤 1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验原理图连接好实物电路． 2．把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端． 3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中． 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组 U/V I/A 4.断开开关，拆除电路，整理好器材． 【方法规律】 一、数据处理 1．列多个方程组求解，再求E、r的平均值． 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＝； (3)图线的斜率表示r＝. 二、误差分析 1．偶然误差：(1)电表读数不准引起误差．(2)图象法求E和r时作图不准确． 2．系统误差：(1)采取电流表内接法，由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小．(2)采取电流表外接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大． 三、注意事项 1．为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池． 2．电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快．每次读数后立即断开电源． 3．要测出不少于6组的(U，I)数据，且变化范围要大些． 4．若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝确定． 5．电流表要内接(因为r很小)． 【考点剖析】 考点一　器材、电路的选择和数据处理　　　　 　 例1、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下图中的________(选填“甲”或“乙”)． (2)现有电流表(0～0.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材： A．电压表(0～15 V) B．电压表(0～3 V) C．滑动变阻器(0～50 Ω) D．滑动变阻器(0～500 Ω) 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 1 2 3 4 5 6 电压 U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 电流 I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480 (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. 【解析】　(1)电流表内阻与电池内阻相差不多，如果用乙图误差较大，应选用甲图． (2)干电池的电动势为1.5 V左右，为减小误差，应选择量程为3 V的电压表；根据电源电动势和电流表量程，可知应选择最大阻值为50 Ω的滑动变阻器． (3)第四组数据误差较大，应舍去，连线后如答案图所示． (4)根据U－I图象，电源的电动势为纵轴的截距，为1.5 V，内电阻为斜率的大小，r＝ Ω≈0.83 Ω. 【答案】　(1)甲　(2)B　C　(3)如下图所示 (4)1.50(1.49～1.51)　0.83(0.81～0.85) 考点二　电路的连接和误差分析 例2、某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A，V为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻． (1)已知灵敏电流计G的满偏电流Ig＝100 μA、内阻rg＝2.0 kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200 mA，应并联一只________ Ω(保留一位小数)的定值电阻R1. (2)根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路． (3)某次实验的数据如下表所示： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压表V读数U/V 5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 改装表A读数I/mA 20 40 60 80 100 120 140 160 该小组借鉴“研究匀变速