第八章 实验十　测定电源的电动势和内阻-【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 老教材 老高考）

实验十　测定电源的电动势和内阻 授课提示：对应学生用书第236页 [实验目的] 1.测定电源的电动势和内阻。 2.加深对闭合电路欧姆定律的理解。 [实验原理] 用电压表测得路端电压，用电流表测出干路电流，通过调节滑动变阻器改变电路中的电阻，测出U、I的数据，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir列方程，E＝U1＋I1r、E＝U2＋I2r求解。 [误差分析] 1.偶然误差：电表读数及用图象法求E和r时作图不准确。 2.系统误差：如实验电路一中由于电压表的分流，测量结果是E测<E真，r测<r真。 [实验器材] 待测电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线。 [实验步骤] [数据处理] ①公式法； ②图象法：作UI图象。[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一节干电池。 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，实验中不要将电流I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 3.公式法求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。 授课提示：对应学生用书第237页 热点一　教材原型实验 　实验电路与器材选取 1.实验电路 (1)从减小误差考虑，普通的干电池内阻较小，应选用电流表内接法，当被测电源内阻较大时，应选用电流表外接法。 (2)为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，通常在干路中串联一个保护电阻。 2.器材选择 (1)电压表：根据所测电池的电动势选择量程。 (2)电流表：由于干电池允许的最大电流约为0.5 A，电流表一般用0.6 A量程。 (3)滑动变阻器：既要考虑把电流控制在安全范围内，不能使阻值太小，又要考虑调节方便，不能使阻值太大。 　某物理兴趣小组准备测量一节干电池(内阻约为3 Ω)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，将实物图乙连线补充完整。 (2)为了尽量减小误差且方便操作，图中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)，滑动变阻器应选择______(选填“R1”或“R2”)，定值电阻应选择________(选填“R3”或“R4”)。 (3)同学们利用上述实验装置测得了多组实验数据，并将电流表的示数作为横坐标，电压表的示数作为纵坐标，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，干电池的电阻约为3 Ω，因此电路的最大电流约为500 mA，A2量程过大，因此要选择A1，使其与定值电阻并联改装成较大量程的电流表即可；滑动变阻器R2阻值过大，不方便操作，则滑动变阻器选择R1即可；将定值电阻R3与电流表A1并联后可以改装成的电流表的量程为600 mA，满足实验要求，因此定值电阻选R3即可。 (3)若设电流表的示数为I，电压表示数为U，则电路中的总电流为200I，由闭合电路的欧姆定律得U＝E－200r·I，由图象可知E＝a V，k＝200r＝ Ω，解得r＝ Ω。 [答案]　(1)图见解析　(2)A1　R1　R3 (3)a　 　数据处理与误差分析 1.实验数据的处理 (1)公式法：由U＝E－Ir得，解出E、r，多测几组数据算出它们的平均值。 (2)图象法：由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，画UI图线时，纵轴的刻度通常不从零开始，这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源的电动势，图线斜率的绝对值仍为内电阻。 2.实验数据的误差分析 (1)偶然误差 ①读数不准和电表线性不良引起误差。 ②用图象法求E和r时，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，都会引起E、r变化。 (2)系统误差 由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。 ①如图甲所示，在理论上E＝U＋(I V＋IA)r，其中电压表示