专题2.10 实验：测定电池的电动势和内阻-2020届高中物理同步讲义 人教版（选修3-1）

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1、第二章 恒定电流第10节 实验：测定电池的电动势和内阻一、实验原理根据闭合电路欧姆定律，其方法有：1如图甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U值，由U=EIr可得 ， 。2为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在UI图象中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E、r（），如图乙。二、实验器材待测电池一节，电流表（00.6 A）、电压表（03 V）各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。三、实验过程1实验步骤（1）确定电流表、电压表的量程，按图甲连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。（2）闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑

2、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、电压读数。（3）同样的方法，一次记录多组 值。（4）断开开关S，拆除电路。（5）以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流值标在坐标图上，依据这些点作一条直线，根据纵轴截距求出 ，根据斜率大小求出 。学-科网2数据处理为减小测量误差，本实验常用以下两种数据处理方法：（1）公式法：利用依次记录的多组数据（一般6组），分别记录如下表所示：分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组分别解出E1、r1，E2，、r2，E3，r3，求出它们的平均值，作为测量结果。（2）图象法：把测出的多组U、I值，在UI图中描点画图象，使UI图象的直线经过大多数坐

3、标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如实验原理中图乙所示，由U=EIr可知：纵轴截距等于电源的电动势E，原点电压为0时，横轴截距等于外电路短路时的电流。直线斜率的绝对值等于电源的内阻 。若电源内阻r=0（理想电源），则 。 U、I 电动势 内阻 U=E一、偶然误差和系统误差1偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数及作UI图象时描点不准确。2系统误差：主要来源于未计入电压表的分流，近似地将电流表的示数看作干路电流，实际上电流表的示数比干路电流略小，如图甲所示。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，U越大，IV越大，它们之间的关系可用图乙表示。实测的图线

4、为AB，进过IV修正后的图线为，可看出AB的斜率的绝对值和在纵轴上的截距都小于，即实测的E和I都小于真实值。对此也可由电路来解释：若把图甲中的R和电流表看成外电路，则电压表可看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表整体等效的r和E。电压表和电池并联，故等效内阻r小于电池内阻r真。外电路断开时，ab两点间电压Uab即等效电动势E，此时电压表与电流表构成回路，故UabE真，即E”、“（1）在步骤中若认为干路电流不变，由此可得电流表的内阻为1.9 ；（2）根据闭合电路欧姆定律可得，解得：，则图象的斜率，解得：，图象的截距表示，结合数据解得：（3）电流表的内阻测量，根据知电动势的计算也电流表的内

5、阻无关，所以，根据截距计算时可知由于电流表的内阻测量，导致电源内阻测量值偏大。8（1）相等 （2）4.4 4.0（1）实验中，调节滑动变阻器R1、R2，当电压表示数为0时，说明B点与C点的电势相等；（2）第一次：总电流I1=0.28 A+0.18 A=0.46 A；路端电压U1=0.286 V +0.185 V =2.58 V；第一次：总电流I2=0.19 A+0.28 A=0.47 A；路端电压U1=0.196 V +0.285 V =2.54 V；由闭合电路的欧姆定律：E=U1+I1r=2.58+0.46r；E=U2+I2r=2.54+0.47r；联立解得：r=4.0 ；E=4.4 V。学

6、科网9（1）（2） （3）2.90（2.872.93均得分） 3.50（3.403.60均得分） V1（1）因为两节干电池提供的电压为3 V，故电压表V2选择量程03 V，电压表V2测量滑动变阻器两端电压，如图所示（2）由图将（I，U）作为坐标值将各点描出，并用直线将各点相连，作图象如图所示；10（1）1.5 （2） （3）表示电阻箱的阻值调到了零的状态时电压表V2的示数 （4）1.5 5.0（1）用多用电表测得电动势为E=1.5 V；（2）实物连接如图所示11（1）最大值 （2）4.80 3.00 1429 （3）不能 因为毫安表的内阻未知，只能测出电源内阻和毫安表的内阻之和（1）为保护电路

7、，开关S闭合前应把电阻箱阻值调为最大值；（2）设电源内阻和电流表内阻之和为r，电压表内阻为R，当毫安表的读数为1.50 mA时，由闭合电路欧姆定律可得：，当毫安表的读数为2.00mA时，由闭合电路欧姆定律可得：，解得：电源电动势，开关S拨到2时，由闭合电路欧姆定律可得：，解得：，当电压表指针恰好偏转20格时，毫安表的示数为1.40 mA，此时电压表的电压为，而电压表共有30格，根据比例关系可知电压表的量程为3.00 V；（3）因为毫安表的内阻未知，所以不能测量电源内阻，只能测出电源内阻和毫安表的内阻之和。12（1）开关未断开 电阻箱阻值为零 （2）图象如图所示：1.4（1.301.44都算对）

8、 1.2（1.01.4都算对） （3）1.4（结果与（2）问第一个空格一致） 1.0（结果比（2）问第二个空格小0.2）（1）连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样确值为1.37V，图线的截距表示（RA+r），所以内阻精确值为r=（1.20-0.20）=1.00。点睛：本题考查应用电流表和电阻箱测量电源电动势和内电阻实验，本题创新之处在于用一个电压表并联在电流表的两端测出电流表的电阻，从而提高测量电源内阻的精确度。13B C F 大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际电压（其他正确表述也可）由于本题的被测电阻达到10k，所以电源要选择电动势大的，然

9、后根据电路电流选择电流表，电压表；若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法，根据和的关系分析电流表的接法；根据电流表的接法判断实验误差所在；若选用电源1.5V，由于被测电阻很大，电路中电流非常小，不利于实验，即电源选用12V的，即F；则电压表就应该选取B；电路中的最大电流为，故选用电流表C；因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10，若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法，由于，所以采用电流表内接法，电路图如图所示，由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流准确，根据可知测量值偏大；【点睛】滑动变阻器的分压和限流接法的区别和选用原则

10、：区别：（1）限流接法线路结构简单，耗能少；（2）分压接法电压调整范围大，可以从0到路端电压之间连续调节；14（1）如图所示：（4） （6）48.2开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I=U1/R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U=U2-U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx=U/I=R0=（-1）R0。5次测量所得的平均值，（3.44+3.43+3.39+3.40+3.39）=3.41，代入Rx=（-1）R0=（3.41-1）20.0 =48.2 。学科：网15（1） （2）1.41（1.361.44均可） 0.5（0.40.6均可）（1）用电压挡

11、检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在间后有示数，说明电路被接通，即间有断路故障，再测量间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到间，则一定是导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，断路故障的范围被确定在间。（2）根据闭合电路的欧姆定律：，上式可简化为，读出两点坐标：（60，0.12）和（260，0.05），代入方程解得：电动势E=1.41 V，内阻r=0.5 。【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心。【名师点睛】此实验是课本上的测量电源的电动势和内阻实验的改进实验；与课本实验不同的地方就是加了两个保护电阻；仪器的选择要考虑实验的误差因素，比如此实验产生误差的是电压表的分流作用，故选择电压表时要尽量用内阻较大的电压表。17（1）a d （2）作图如图所示 4.4 （3）B （1）因电压表的内阻远大于待测电阻的阻值，故采用电流表外接法；滑动变阻器采用分压式接法；故【名师点睛】此题是伏安法测电阻的问题。解本题的关键是知道器材及电路的选择及数据的处理方法；电路的选择：当满足RVRx时，用电流表外接电路；当满足RxRA时，用电流表内接电路。注意实物连线问题中滑动变阻器的分压连接方法是：“一上两下”。能够用电阻定律来分析两导体的电阻关系。