第十章 实验十二 电池电动势和内阻的测量-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

实验十二　电池电动势和内阻的测量 授课提示：对应学生用书第213页 一、实验目的 1．测定电源的电动势和内阻。 2．掌握用图像法求电动势和内阻的方法。 二、实验原理 利用闭合电路欧姆定律U＝E－Ir，测出两组及以上的路端电压和通过电源的电流数据，即可解得电动势和内阻。 三、实验器材 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 四、实验步骤 1．根据电路图甲，电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，连接好电路，如图乙所示。 2．把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端。 3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。 4．断开开关，拆除电路，整理好器材。 五、数据处理 1．列方程求解：由U＝E－Ir得⇒⇒多求几组，取平均值。 2．用作图法处理数据，画出电源的U­I图像，如图所示。 由U＝－rI＋E可知： (1)图线与纵轴交点为E。 (2)图线与横轴交点为I短＝。 (3)图线的斜率的绝对值表示r＝||。 六、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)若采用图甲所示电路，其U­I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)若采用图丙所示电路，其U­I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，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。 七、注意事项 1．为了使电路的路端电压变化明显，可选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。 3．要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些。 4．为使图线分布空间大，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。 授课提示：对应学生用书第214页 　　自主探究 1.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。 实验主要步骤： ①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； ②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I； ③以U为纵坐标，I为横坐标，作U­I图线(U、I都用国际单位)； ④求出U­I图线斜率的绝对值k和在纵轴上的截距a。 回答下列问题： (1)电压表最好选用________；电流表最好选用________。 A．电压表(0～3 V，内阻约15 kΩ) B．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) C．电流表(0～200 mA，内阻约2 Ω) D．电流表(0～30 mA，内阻约2 Ω)　 (2)选用k、a、R1、R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式，r＝________，E＝________，所测得的电源电动势测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)电源电动势真实值。 解析：(1) 该实验的主要误差来自电压表的分流作用，因此电压表在量程相同的情况下选用内阻大的，分流作用小，因此选A。整个电路的总电阻最小值约为R＝R1＋R2＋RA＋r＝19 Ω，因此回路最大电流I＝≈158 mA，因此电流表选C。 (2)根据闭合电路欧姆定律U＝E－I(r＋R2)， 由题可知k＝r＋R2，E＝a， 故内电阻为k－R2，电动势为a。 由于电压表的分流作用，使测得的电流值比真实值小，根据E＝U＋I(r＋R2)测得的电动势值小于真实值。 答案：(1)A　C　(2)k－R2　a　小于 2．某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。 (1)在方框中画出图乙的电路图。 (2)某次测量时电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流I＝________A，电压U＝________V。 (3)实验得到如图丁所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图________(选填“甲”或“乙”)。 (4)该电池的电动势E＝________V(保留三位有效数字)，内阻r＝________Ω(保留两位有效数字)。 解析：(1)如图所示，(2)测电池的电动势和内阻所用电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3.0 V，则两表示数分别为0.40 A(0.39 A～0.41 A均可)、1.30 V(1.29 V～1.31