高中物理微专题-实验十一 测定电源的电动势和内阻考点复习训练

这是一份高中物理微专题-实验十一 测定电源的电动势和内阻考点复习训练，共15页。试卷主要包含了实验目的，实验原理，实验器材，实验过程，数据处理，误差分析，注意事项等内容，欢迎下载使用。
实验讲解
一、实验目的
1．会用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻。
2．进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解。
3．进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法。
二、实验原理
闭合电路欧姆定律：E＝U外＋U内。
如果电表器材是电压表和电流表，可用U－I法，即E＝U＋Ir。
原理图如图甲，实物连接图如图乙。
三、实验器材
电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等。
四、实验过程
1．连接电路
电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按实验电路图连接好电路。
2．测量与记录
（1）把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。
（2）闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1，U1）。
（3）用同样方法测量出多组I、U值，填入数据记录表格中。
（4）断开开关，拆除电路，整理好器材。
五、数据处理
设计表格，将测得的六组U、I值填入表格中。
方法一：计算法
（1）联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式：
U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r、…
（2）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的大小。
方法二：图象法
（1）在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系。
（2）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。
（3）直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小（一次函数的纵轴截距），直线斜率的绝对值即为电池的内阻r的大小，即r＝。
六、误差分析
1．偶然误差
（1）读数不准引起误差。
（2）用图象法求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测的差越大。其U－I图象如图乙所示。
结论：E测 ， < ，或 = ）读出电流表A和电压表V的示数I1和U1。
③改变滑动变阻器R和R′的阻值，重新使得灵敏电流表G的示数与②中相同，读出电流表A和电压表V的示数I2和U2。
④由上述步骤测出的物理量，可以得出电动势表达式为E = 、内阻表达式为r = 。
⑤此方法与（1）中的方法相比优点是 。
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
U/V
I/A
序号
1
2
3
4
5
6
电压
2.80
2.50
2.20
1.90
1.60
1.30
电流
0.12
0.32
0.50
0.68
0.88
1.06
参考答案：
1． 乙 B C 3.00（2.96-3.02） 1.60（1.58-1.62）
【详解】(1)[1]干电池内阻较小，为减小实验误差，相对电源来说，电流表应采用外接法，应选择图乙所示电路图。
(2)[2][3]一节干电池电动势约为1.5V，两节干电池电动势约为3V，电路最大电流为1A左右，电流A量程太小，电流表应选择B；为方便实验操作，应选阻值小的滑动变阻器，故滑动变阻器应选C；
(3)[4]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U-I图象如图所示：
(4)[5][6]由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是3.0，则电源电动势E=3.00V，斜率表示电源内阻：
。
2． C 6 如图
7.50 10.0
【详解】（1）[1] V1、V2的内阻不确定而量程又不合适，应选择V3进行改装，故选C。
[2]改装前后电表满偏电流不变，有
需要串联的电阻为
（2）[3] 本实验的原理为U＝E−Ir，利用变阻箱和电压表可获取电流I。实验原理电路图如下
（3）[4][5] V3电压表量程为3V，扩大为量程为9V的电压表，改装后电压表示数是原电压表示数的3倍， 电压表示数为1.50V，则路端电压为4.5V，根据闭合电路的欧姆定律有
同理有
联立二式解得
E＝7.50V，r＝10.0Ω
3． 见解析 小于 小于 电压表分流，导致通过电源的电流的测量值偏小
【详解】（1）[1]对比图，连接实物图如下：
（4）[2][3]根据闭合电路欧姆定律
进行数学变形，得
根据数学知识得知，关系图线的纵截距
斜率
由图得到
则电动势
内阻
（5）[4][5]由（4）可知，电源电动势与内阻的测量值为
由图乙所示电路图可知，实验误差来源是电压表分流，考虑电压表分流作用，电源电动势为
整理得

由图示图象可知，图象斜率
图象纵轴截距
解得


从以上表达式看出
E测＜E真
r测＜r真
即电源电动势与内阻的测量值都小于真实值；
[6]由图甲所示电路图可知，电压表与电阻箱并联，由于电压表的分流作用，流过保护电阻与电源的电流大于流过电阻箱的电流，导致电流的测量值偏小，这是造成实验误差的原因。
4． 12.5 1.0 等于 大于
【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律
整理得
因此在-R图线中，利用图像的斜率和纵轴截距数据可得
解得
（2）[3][4] 考虑到电流表内阻的影响，欧姆定律的表达式应为
整理得
图像的斜率不变，也就是电动势的测量值等于真是值，而内电阻的测量值应为内电阻与电流表内阻之和，因此测量值偏大。
5． 小
【详解】（1）[1]由于电池中允许通过的电流不超过0.5A，因此电流表的量程选用0.6A的量程。
实物连接如图所示
（2）[2][3]根据题意可知，断开后，电路中的电阻增大，电流减小，要使电流还是调节为，应该减小电阻箱的电阻，根据等效原理可知
（3）[4][5]根据闭合电路欧姆定律
得到
根据题意得
解得
6． 1.50 0.83 见解析 0 = 可消除电表内阻造成的系统误差
【详解】（1）[1]根据U—I图像可知，电源的电动势为
[2]内阻为
（2）①[3]电路连线如图
②[4][5]闭合开关、，调节和使得灵敏电流计G的示数为零，这时，A、B两点的电势、的关系是，读出电流表和电压表的示数和，电流表测量的是干路上的电流，其中等于通过电源E的电流。
④[6][7]根据闭合回路欧姆定律得
，
解得
，
⑤[8]两次测量，调节和使得灵敏电流计G的示数为零，使得AB之间的等效电阻为零，利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差，所以等于，等于。