第三节 实验：电池电动势和内阻的测量（练习）（附教材课后题）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十二章 第三节 实验：电池电动势和内阻的测量 考点一：测量电池电动势和内阻的几种方案 【技巧与方法】 方案一：伏安法 （1）实验原理：如图所示电路中，E＝U＋Ir，如果能测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从中解出E、r。而仅测两组U、I数据，联立解方程得E和r，误差可能较大，应该多次测量，并对数据处理，才能减小误差。所以，应该使用滑动变阻器改变外电路电阻，进行多次测量。 （2）实验器材：电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表、导线。 （3）实验步骤： 1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值最大的一端。 2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。 3．用同样的方法，依次记录多组U、I值。 4．断开开关S，拆除电路。 5．用公式法或图像法求出电池的电动势和内阻。 方案二：安阻法 (1)原理：E＝U＋Ir可以写成E＝IR＋Ir。由此可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r。 (2)器材：电路图如图所示。用到的器材有电池、开关、导线、电阻箱、电流表。 (3)数据处理 ①公式法 ②图像法：由E＝IR＋Ir得：＝R＋。作出­R图像，如图所示。由图像的斜率和截距求解。 (4)误差分析：测得的电动势无偏差，内阻偏大。若已知电流表内阻，可消除测内阻的误差。 方案三：伏阻法 (1)原理：E＝U＋Ir可以写成E＝U＋r。由此可知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r。 (2)器材：电路图如图所示。用到的器材是电池、开关、导线、电阻箱、电压表。 (3)数据处理 ①公式法 ②图像法：由E＝U＋r得：＝·＋。作出－图像，如图所示。由图像的斜率和截距求解。 (4)误差分析：测得的电动势和内阻均偏小。 【例1】在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，某同学依据测得的数据画出的U─I图像如图所示．由此可知该电源的电动势E= V，内阻r= Ω． 【针对训练1】用如图电路测量干电池的电动势和内电阻。调节电阻箱，得到若干组电阻值R及对应的电流值I。以变量为横轴、变量R为纵轴建立直角坐标系，利用测得的数据画出图像，则该图像的 表示了干电池的电动势，该图像的 表示了干电池的内电阻。 考点二：实验误差分析 【技巧与方法】 1．偶然误差 (1)由于电表读数不准引起的误差。 (2)用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。(作图像时，若纵轴起点不从零开始，可以减小作图误差) (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 由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真。I真＝I＋IV，而IV＝，U越大，IV越大，它们的关系可用右图表示。实测的图线为AB，经过IV修正后的图线为A′B，可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B，即实测的E和r都小于真实值。 3．两种电路的误差分析对比 根据等效法，将电压表或电流表看成电源的组成部分，其余部分略去不画。作出两种电路的等效电源，如图甲、乙。 甲图：误差来源于电压表的分流作用 E测＝·E＜E，r测＝＜r 乙图：误差来源于电流表的分压作用 E测＝E，r测＝r＋RA＞r 【例2】为测量电源的电动势和内阻，甲同学采用图甲所示的方案，测得电源电动势为E1，内阻为r1；乙同学采用图乙所示的方案，测得电源电动势为E2，内阻为r2。若他们选用的是同一个电池，且操作过程均完全正确，所选电源电动势的真实值为E，电源内阻的真实值为r，由于系统误差的存在，则（　　） A．， B．， C．， D．， 【针对训练2】由于电池的内阻较小，当电流I变化时，电压U的变化较小，这样会使测量数据集中在U－I图象的很小区域，如图所示，不利于减小误差。如何调整坐标轴来解决这个问题？怎样根据调整后的图象确定电源的电动势和内阻？ 考点达标 1．某同学做“测定电池的电动势和内阻”实验，电路如图所示．测得电流与路端电压的数据见下表：                  组次 物理量 1 2 3 4 … I/A 1.72 1.35 0.98 0.63 … U/V 1.88 1.92 1.78 1.98 … 其中存在测量错误的数据是（   ） A．第1组 B．第2组 C．第3组 D．第4组 2．采用如图所示的电路，通过改变外电路电阻R，测出多组U、I的数据，作出图像，利用图像可以求解出电源的电动势和内电阻；某同学考虑到实验中使用的电压表和电流表的实际特点，认为本实验是存在系统误差的；关于该实验的系统误差，下列分析正确的是（　　） A．滑动变阻器接入电