第8章 实验十 测定电源的电动势和内阻 -2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（老教材，教科版）

实验十　测定电源的电动势和内阻 [footnoteRef:2] [2: ●注意事项 1.电池选取:应选用内阻较大的电池。 2.实验操作:实验中不宜将电流调得过大,电表读数要快,每次读完数后立即断开开关。 3.数据要求:要测出不少于6组的(I,U)数据,且变化范围要大些。 4.描点画图:通过尽可能多的点作直线,使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去。 5.纵轴标度:可以不从零开始,而是依据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。这时图线和横轴的交点不是短路电流,但图线与纵轴的截距仍为电源电动势,图线斜率的绝对值为内阻。 ●误差分析 1.偶然误差 (1)由于电表读数不准引起误差。 (2)用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。 (3)测量过程中通电时间过长或电流过大造成误差。 2.系统误差 (1)若采用图甲电路,其U-I图像如图乙所示。由于电压表的分流作用造成误差。 ①当电压表示数越大时,电压表分流越大;反之,电压表分流越小。可推断电压表示数为零时,短路电流测量值等于真实值。 ②E测<E真,r测<r真。 (2)若采用图丙电路,其U-I图像如图丁所示。 由于电流表的分压作用造成误差。 ①当电压表示数越小时,电流表的分压越大;电压表示数越大时,电流表的分压越小,可推断断路时,电流表分压为0,则断路时,电压表示数等于电动势。 ②E测=E真,r测>r真,一般r测的误差非常大。] 题型一　常规实验 [例1] 某兴趣小组为了测量电动车上电池的电动势E(约为36 V左右)和内阻r(约为10 Ω左右),需要将一个量程为15 V的电压表(内阻Rg约为10 kΩ左右)改装成量程为45 V的电压表,然后再测量电池的电动势和内阻。以下是该实验的操作过程。 (1)由于不知道该电压表内阻的确切值,该小组将一个最大阻值为50 kΩ的电位器RP(可视为可变电阻)与电压表串联后,利用如图甲所示的电路进行改装,请完成③的填空。 ①将总阻值较小的滑动变阻器的滑片P移至最右端,同时将电位器的阻值调为零; ②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P调到适当位置,使电压表的示数为9 V; ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电位器,使电压表的示数为　　　　V;  ④不再改变电位器的阻值,保持电压表和电位器串联,撤去其他电路,即可得到量程为45 V的电压表。 (2)该小组利用一个电阻箱R(阻值范围0～999.9 Ω)和改装后的电压表(电压表的表盘没有改变,读数记为U)连接成如图乙所示的测量电路来测量该电池的电动势和内阻。该小组首先得出了与的关系式为=　　　　(用E、r和U表示),然后根据测得的电阻值R和电压表的读数U作出图像如图丙所示,则该电池的电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。  (3)不考虑电压表改装时的误差,利用图乙所示电路测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,E测　　　　E真,r测　　　　r真。(均选填“大于”“等于”或“小于”)。  解析:(1)由于电压表的内阻不确定,所以不能采用教材提供的方法进行改装。但由于电压表的量程为15 V,所以要想将电压表改装成量程为45 V的电压表,电位器承担的电压应该是电压表电压的2倍,由于二者之间是串联关系,所以电位器的阻值应调节为电压表内阻的2倍。因此,当电压表的示数为9 V时,只需调节电位器,使电压表的示数变为3 V即可。 (2)由闭合电路欧姆定律可知 3U=E-·r, 整理可得=·-, 故由图像可得 =, =, 解得E=36 V,r=8 Ω。 (3)设电压表和电位器的总阻值为R′,则由闭合电路欧姆定律可得3U=E真-(+)·r真, 整理得=·-(+), 而=·-, 故有E测<E真,r测<r真。 答案:(1)3　(2)·-　36　8 (3)小于　小于　 [例2] (2021·江苏扬州检测)(1)用20分度的游标卡尺测量某材料长度,如图1,由图可知其长度为　　　　mm。用螺旋测微器测量其直径,如图2,由图可知其直径为　　　　mm。  (2)在测量电源电动势和内阻的实验中,实验室提供了如下器材和参考电路: 电压表V1(量程3 V,内阻约6 kΩ) 电压表V2(量程1 V,内阻约6 kΩ) 电流表A1(量程0.6 A,内阻约0.1 Ω) 电流表A2(量程2 mA,内阻约1 Ω) 滑动变阻器R1(最大阻值3 kΩ) 滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω) 定值电阻R3(阻值1 Ω) 开关,导线若干 ①甲同学想要测量马铃薯电池的电动势(约1.0 V)和内阻(约500 Ω)。选用合适器材后,应选择最优电路　　　　(填参考电路对应的字母)进行测量。  ②乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用合适器材后,应选择最优电路　　　　(填参考电路对应的字母)进行测量。  解析:(1