第8章 实验12 测量电源的电动势和内阻-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

实验十二　测量电源的电动势和内阻 一、实验原理 1．如图甲或乙所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值． 2．用图像法来处理数据，在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U­I图像，如图丙所示，直线跟纵轴交点的坐标表示电源电动势E的值，图线斜率的绝对值即__内阻r__的值． 二、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． 三、实验步骤 1．电流表用(0～0.6 A)的量程，电压表用(0～3 V)的量程，按实验原理图连接好电路． 2．把滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值最大的一端． 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． 四、数据处理 1．公式法 联立六组对应的U、I数据，满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r、…，让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r. 2．图像法 在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U­I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即r＝. 五、误差分析 1．偶然误差 (1)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． 2．系统误差 (1)若采用甲图电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I侧的差越大．其U­I图像如乙图所示． 结论：①E测<E真；②r测<r真． (2)若采用丙图电路，由于电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大．其U­I图像如丁图所示． 结论：①E测＝E真；②r测>r真． 六、注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池). 2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化． 3．要测出不少于6组的(I、U)数据，且变化范围要大些． 4．画U­I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的交点仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻． 　某同学想用下列实验器材来测定一电源的电动势E和内阻r，同时测量一阻值约为几十欧姆的电阻的阻值，实验器材如下： 毫安表mA(量程0～120 mA)； 电压表V(量程0～6 V)； 滑动变阻器R(阻值范围0～300 Ω)； 导线若干，开关S一个． 该同学的实验步骤如下： ①设计如图甲所示的电路图，正确连接电路； ②滑动变阻器滑片处于阻值最大位置，闭合开关S，通过减小滑动变阻器接入电路的阻值测出多组U和I的数据，最后得到如图乙所示的U­I图像； 甲 乙 丙 ③断开开关S，将待测电阻Rx改接在N、H之间，MN间用导线相连，重复实验步骤②，得到另一条U­I图线，图线与纵轴的交点坐标为(0，U0)，与横轴的交点坐标为(I0，0). (1)请根据图甲的电路图将图丙中实物图连接好． 答案：如图所示 Ｋ (2)根据图乙的U­I图线，可得该电源的电动势E＝__6.0__V，内阻r＝__25__Ω. (3)待测电阻的阻值表达式为Rx＝__－r__．(用题中字母表示) (4)设实验中所用的电压表和毫安表均为理想电表，Rx接在M、N之间与接在N、H之间，滑动变阻器的滑片从阻值最大处滑向中点位置的过程中，对比两种情况，毫安表的示数变化范围__相同__，电压表示数变化范围__不同__．(选填“相同”或“不同”) 解析：(1)根据电路图连线． (2)根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir， 所以纵截距b＝E＝6.0 V，斜率的绝对值 |k|＝r＝ Ω＝25 Ω. (3)将Rx改接在N、H之间，根据闭合电路欧姆定律得U＋IRx＝E－Ir，整理得U＝E－I(r＋Rx)，斜率的绝对值，|k′|＝r＋Rx＝，所以待测阻值Rx＝－r (4)如果电表均为理想电表，两种情况毫安表均测回路总电流，有I＝，所以毫安表变化范围相同；Rx接在M、N之间时有U＝E－Ir，Rx接在N、H之间时有U＝E－I(r＋Rx)，因为电流变化相同，电压表变化范围不同． 学科网（北京）股份有限公司 $$