第8章 实验9 测量电源的电动势和内阻(Word教参)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

实验九　测量电源的电动势和内阻 一、实验目的 1．测量电源的电动势和内阻． 2．加深对闭合电路欧姆定律的理解． 二、实验原理 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即可求出电源的电动势与内阻． 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．电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按实验电路图图甲连接好电路，如图乙所示． 2．把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端． 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． 组别 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组 U/V I/A 4．断开开关，拆除电路，整理好器材． 五、数据处理 1．公式法 将6组对应的U、I数据代入关系式：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，取其平均值作为电源的电动势E和内阻r. 2．图像法 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U－I图像，如图所示，直线跟纵轴交点的纵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． 六、误差分析 1．偶然误差 (1)由于读数不准和电表线性不良引起误差． (2)用图像法求E和r时，由于作图不准确造成误差． (3)实验时通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化． 2．系统误差 (1)若采用图甲电路，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测的差值越大．其U－I图像如图丙所示． 结论：E测<E真，r测<r真． 　 (2)若采用图乙电路，由于电流表的分压作用造成误差，电流值越大，电流表的分压越多，对应的U真与U测的差值越大．其U－I图像如图丁所示． 结论：E测＝E真，r测>r真． 七、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1号干电池． 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I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电． 3．计算法求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． 命题点一　教材基础实验 (2024·甘肃)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响．可用器材有：电压表(量程0～1.5 V，内阻约为1.5 kΩ)、电流表(量程0～0.6 A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干．某小组开展了以下实验． (1)考虑电流表内阻影响 ①用图甲所示电路测量电流表的内阻．从图乙电压表和电流表读数可得电流表内阻RA＝__1.0__Ω(保留2位有效数字)． ,甲) 　,乙) ②用图丙所示电路测量干电池电动势和内阻．电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和RA表示，则干电池电动势E＝U＋__I(r＋RA)__(用I、r和RA表示)． 　　　 丙　　　　　　　　　　　　丁 ③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图丁所示的U－I图像．则待测干电池电动势E＝__1.40__V(保留3位有效数字)，内阻r＝__1.0__Ω(保留1位小数)． (2)考虑电压表内阻影响，该小组也尝试用图戊所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成．原因是__D__(单选，填正确答案标号)． 戊 A．电路设计会损坏仪器 B．滑动变阻器接法错误 C．电压太大无法读数 D．电流太小无法读数 在“测量干电池的电动势和内阻”实验中． 　 (1)部分连线如图甲所示，导线a端应连接到__B__(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上．正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图乙所示，其示数为__1.20__V. (2)测得的7组数据已标在如图丙所示U－I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝__1.50__V和内阻r＝__1.04__Ω.(计算结果均保留2位小数) 在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路： 电压表V1(量程3 V，内阻约6 kΩ)； 电压表V2(量程1 V，内阻约6 kΩ)； 电流表A1(量程0.6 A，内阻约0.1 Ω)； 电流表A2(量程2 mA，内阻约1 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值3 kΩ)； 滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω)； 定值电阻R3(阻值1 Ω)； 开关，导线若干． (1)甲同学想要测量马铃薯电池的电动势(约1.0 V)和内阻(约500 Ω)．选用合适器材后，应选择最优电路__A__(填写参考电路对应的字母)进行测量． (2)乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻．选用合适器材后，应选择最优电路__C__(填写参考电路对应的字母)进行测量． (3)乙同学将测得的数据在坐标纸上描点如图所示．请画出U－I图像，并求出电动势E为__1.49__V，内阻r为__0.11__Ω(保留2位小数)．图略 命题点二　创新拓展实验 某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精度，需要测量电压表的内阻．实验室中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块表，设计了如图甲所示的实验电路，既能实现对该电压表内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量．该同学用到的实验器材有待测水果电池组(电动势约4 V、内阻约50 Ω)，双向电压表(量程为2 V、内阻约为2 kΩ)，电阻箱(0～9 999 Ω)，滑动变阻器(0～200 Ω)，一个单刀双掷开关及若干导线． (1)该同学按如图甲所示电路图连线后，首先测量了电压表的内阻．请完善测量电压表内阻的实验步骤： ①将R1的滑动触片滑至最左端，将开关S拨向1位置，将电阻箱阻值调为0； ②调节R1的滑动触片，使电压表示数达到满偏U； ③保持R1不变，调节R2，使电压表的示数达到，读出电阻箱的阻值，记为R0，则电压表的内阻RV＝　R0　. (2)若测得电压表内阻为2 kΩ，可分析此测量值应__大于__(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值． (3)接下来测量电源的电动势和内阻，实验步骤如下： ①将开关S拨至__2__(选填“1”或“2”)位置，将R1的滑片移到最__左__端，不再移动； ②调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一合适值，记录电压表的示数和电阻箱的阻值； ③重复第二步，记录多组电压表的示数和对应的电阻箱的阻值． (4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R，作出－图像，如图乙所示，其中纵轴截距为b，斜率为k，则电动势的表达式为　　，内阻的表达式为　　. 现用下列器材测量电源的电动势和内阻： 待测电源E(电动势约为4 V)； 电流表A(量程为0～0.6 A，内阻不计)； 电阻箱R(最大阻值为99.9 Ω)； 开关S； 导线若干． (1)根据所给实验器材，画出实验原理图. 图略 (2)根据实验原理，进行如下操作：调节电阻箱R的阻值，记录多组电流表的读数I和电阻箱的对应读数R，以为纵坐标，R为横坐标，根据测量数据作出的－R图像如图所示，则电源电动势E＝__4__V，内阻r＝__4__ Ω. (3)若考虑到实际电表有内阻，关于该实验的误差分析，下列说法正确的是__A__. A．电源内阻的测量值偏大 B．电源内阻的测量值偏小 C．电源电动势的测量值偏大 D．电源电动势的测量值偏小 某物理兴趣小组想测定一种特殊电池的电动势E和内电阻r. ,甲) (1)某成员用多用电表的直流电压“2.5 V”挡进行测量，结果指针偏转如图甲所示，则该电池的电动势约为__1.55__V. (2)估测后，该小组成员经过充分讨论后，利用下列器材进行实验： A．毫安表A1(量程0～0.2 mA，内阻r1＝1.0 Ω) B．毫安表A2(量程0～200 mA，内阻r2约为0.003 Ω) C．滑动变阻器R(0～15 Ω) D．定值电阻R0＝2.0 Ω E．定值电阻R1＝9 999.0 Ω F．开关一个，导线若干 ①为了使测量尽可能精确，请将虚线方框内的实验电路图补充完整；图略 ②实验时，A1的示数为I1，A2的示数为I2，根据实验数据绘出I1－I2的图像如图丙所示，则该电池的电动势为__1.60__V，内阻为r＝__2.00__Ω.(结果均保留3位有效数字)． 学科网（北京）股份有限公司 $$