第九章 实验十三 测量电源的电动势和内电阻-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

实验十三　测量电源的电动势和内电阻 ◆ 注意事项 1．可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池． 2．电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大．因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电． 3．计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值． 4．合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r＝确定，应根据r＝确定． ◆ 误差分析 1．偶然误差：用图像法求E和r时作图不准确． 2．系统误差：电压表分流． 3．本实验中测量结果是：E测<E真，r测<r真． 热点一　实验原理与操作 [典题例析] [典例1]　某物理兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材： A．电流表A1(量程3 mA，内阻为199 Ω) B．电流表A2(量程1 500 mA，内阻为1 Ω) C．电压表V(量程3 V，内阻很大) D．滑动变阻器R1(阻值范围0～5 Ω，额定电流2 A) E．滑动变阻器R2(阻值范围0～500 Ω，额定电流1 A) F．定值电阻R3＝1 Ω G．定值电阻R4＝1 kΩ 以及待测干电池，开关、导线若干． 同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的实验电路图． (1)请根据电路图，将实物图中连线补充完整． (2)该小组查阅资料知干电池的内阻约为3 Ω，为了尽量减小误差且方便操作，图中电流表应选择　______　(填“A1”或“A2”)，滑动变阻器应选择　________　(填“R1”或“R2”)，定值电阻应选择　________　(填“R3”或“R4”)． (3)同学们利用上述实验装置测得了多组实验数据，并将电流表的读数作为横坐标，电压表的读数作为纵坐标，选取合适的标度，绘制了如图丙所示的图线．则该小组同学测定的干电池电动势E＝　________　V，内阻r＝　________　Ω.(填含有a、b、c的表达式) [解析]　(1)实物连线图如图所示． (2)因测量一节干电池的电动势，干电池的内阻约为3 Ω，因此电路的最大电流约为500 mA，因此选A2量程过大，因此要选择A1并联电阻改装电流表即可，则电流表选择A1；滑动变阻器R2阻值过大，不方便操作，则滑动变阻器选择R1；定值电阻选择R3以后可将电流表A1改为600 mA量程，满足实验要求． (3)若设电流表的读数为I，电压表读数为U，则电路中的总电流为200I，由闭合电路的欧姆定律：U＝E－200rI，由图像可知E＝a；|k|＝200r＝，解得r＝. [答案]　(1)见解析图　(2)A1　R1　R3　(3)a　 [跟踪训练] 1．某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材： ①待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V) ②电流表，量程3 mA ③电流表，量程0.6 A ④电压表，量程1.5 V ⑤电压表，量程3 V ⑥滑动变阻器，0～20 Ω ⑦开关一个，导线若干 (1)请选择实验中需要的器材　______　(选填标号)． (2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来． (3)小组由实验数据作出的U­I图像如图乙所示，由图像可求得电源电动势为　__________　V，内电阻为　________　 Ω. 解析：(1)电流表量程3 mA不能满足实验需要，故选量程为0.6 A的电流表；电动势小于1.5 V，故选量程为1.5 V的电压表．其他都是电路必需器材，故所需器材为：①③④⑥⑦. (2)如图所示． (3)根据图像得：E＝1.40 V，r＝2.8 Ω. 答案：(1)①③④⑥⑦　(2)图见解析　(3)1.40　2.8 热点二　数据处理及误差分析 [典题例析] [典例2]　一位同学用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图甲所示，测得的6组数据如下表所示． 序号 1 2 3 4 5 6 电流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 电压U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)试根据这些数据在图乙中作出U­I图线． (2)根据图线求出电池的电动势E＝　________　V，电池的内阻r＝　________　Ω. (3)若该同学未画出图线，只选用其中相邻两组U和I数据，利用公式E＝U＋Ir算出E和r，这样做可能得出误差较大的结果．当选用的数据中包含第　________　组数据时，求得E、r的误差最大． [解析]　(