第九章 实验十三　电池电动势和内阻的测量-（教师用书）【导学教程】2024新教材新高考物理新编大一轮总复习（人教版）

实验十三　电池电动势和内阻的测量 一、实验思路与操作 电路图与思路 操作要领 思路：根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，改变外电路电阻R，用电流表和电压表测出U、I的两组数据，列出两个关于E、r的方程，从而解出E和r 1.连接电路：按实验电路图连接好电路。 2．测量与记录：闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，读出电压表的读数U和电流表的读数I，并填入事先绘制好的表格中 二、数据处理及分析 1．计算方法 解方程组⇒⇒求平均值 2．图像法：画出电源的U­I图像，如图所示， 由U＝－rI＋E⇒ (1)图线与纵轴交点为E； (2)图线斜率的绝对值表示内阻，即r＝。 3．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，电表读数更快，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)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。 4．误差分析 (1)用图像法求E和r时作图不准确。 (2)由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差。 (3)本实验中测量结果是：E测< E真，r测<r真。 考点一　教材原型实验 　某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表1：量程0～0.6 A，内阻r＝0.3 Ω C．电流表2：量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω D．电压表1：量程0～3 V，内阻未知 E．电压表2：量程 0～15 V，内阻未知 F．滑动变阻器1：0～10 Ω，2 A G．滑动变阻器2：0～100 Ω，1 A H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 (1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母)：电流表选择____________，电压表选择____________，滑动变阻器选择____________。 (2)实验电路图应选择图中的____________(选填“甲”或“乙”)。 (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U­I图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝____________ V，内电阻r＝____________ Ω。 [解析]　(1)因测干电池的电动势和内阻，为了读数准确，电流表选B，电压表选D；滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，选F。 (2)因电流表内阻已知，故应采用相对电源的电流表内接法，故选甲。 (3)由U­I图像可以知道，电源的电动势E＝1.5 V，内电阻r＝ Ω－RA＝0.7 Ω。 [答案]　(1)B　D　F　(2)甲　(3)1.5　0.7 1．在“测定电池的电动势和内电阻”实验中。 (1)某同学用多用电表粗测一节干电池的电动势，选择开关应置于合适位置，下列符合要求的是____________。 (2)该同学根据图甲中的电路图将实验仪器连接成如图乙所示的实验电路，a、b、c、d四条导线中。其中有一条导线连接错误，该导线是____________。 (3)该同学利用正确的电路测得多组电流、电压值，并根据实验数据得到如图丙所示的U­I图线，由此可知该电池的电动势E＝____________ V，内阻r＝____________ Ω。(均保留三位有效数字) 解析　(1)用多用电表粗测电源电动势应用直流电压2.5 V挡，故选B。(2)图乙中，电压表应并联在电源和开关的两端，故导线b错误。(3)U­I图线纵轴交点表示电动势E＝1.46 V；斜率的绝对值表示内阻r＝＝ Ω≈0.774 Ω。 答案　(1)B　(2)b　(3)1.46(1.45～1.47均可)　0.774(0.760～0.780均可) 考点二　探索创新实验 考向一　实验方法方案的拓展(“电表＋电阻箱”法) 实验 思路 实验 原理 E＝I1(R1＋r) E＝I2(R2＋r) E＝U1＋r E＝U2＋r 图像 ＝R＋r ＝·＋ 　(2022·衡水模拟)物理课外活动小组学习了“测量电源的电动势和内阻”后，设计了如图甲所示的实验电路。 (1)若闭合开关S1，将单刀双掷开关S2掷向a，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U，处理数据得到如图乙所示图像，则­的关系式为____________________________。 (2)若断开S1，将单刀双掷开关S2掷向b，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电流表的读数I，处理数据得到如图丙所示图像，则­R关系式为______________________________。 (3)同学们对实验结果进行了误差分析，发现将两