2025年高考物理大一轮复习第十章　第五课时　实验十二：测量电源的电动势和内阻（课件+讲义+练习）

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实验十二：测量电源的电动势和内阻
1.实验原理闭合电路欧姆定律。2.实验器材电源、电压表、电流表、___________、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
3.实验步骤(1)电流表用____ A的量程，电压表用__ V的量程，按电路图连接好电路。
(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最____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。
4.用实验数据求E、r的处理方法
(2)用作图法处理数据，如图所示。①图线与纵轴交点为____；②图线与横轴交点为I短＝____；③图线的斜率的绝对值表示r＝_____。
5.误差分析(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。
(2)系统误差：①如图甲所示方法a　电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝ 。其中U－I图像如图乙所示。结论：E测____E真，r测____r真。
②如图丙所示方法a　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，UA＝I·RA。其中U－I图像如图丁所示。结论：E测____E真，r测____r真。方法b　等效电源法如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真。
(3)电路选择：①电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小。②当 内阻已知时选图丙电路，此时r＝|k|－RA，没有系统误差。
6.注意事项(1)合理选择电压表、电流表量程。测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3 V量程，电流表选0.6 A量程，滑动变阻器选0～10 Ω。(2)应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化。(3)在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，忽略个别偏离直线较远的点，以减小偶然误差。
(4)干电池内阻较小时，U的变化较慢，此时，坐标轴中数据点将呈现如图甲所示的状况，为此，可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些，此时图线与横轴交点不表示短路电流。另外，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝ 算出电池的内阻r。
例1　(2023·浙江6月选考·16Ⅱ)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_____(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_____ V。
电压表测量的电压应为滑动变阻器接入电路中电阻丝两端的电压，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B处；干电池电动势约为1.5 V，电压表选择0～3 V量程，分度值为0.1 V，题图乙中电压表读数为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＝_____ V和内阻r＝_____ Ω。(计算结果均保留两位小数)
作出U－I图像如图所示根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir可知U－I图像纵轴截距为干电池的电动势，可得E＝1.50 VU－I图像斜率的绝对值等于干电池的内阻
例2　某同学要测量“水果电池”的电动势和内阻，提供下列仪器：A.待测“水果电池”(电动势E约为4 V，内阻r约为200 Ω)B.毫安表A(量程5 mA，内阻为RA＝60 Ω)C.电压表V(量程4 V，内阻约5 kΩ) D.电阻箱R1(0～999.9 Ω)E.滑动变阻器R(0～1 000 Ω)F.开关、导线若干。
(1)由于毫安表的量程太小，该同学用电阻箱R1与毫安表A并联，可使其量程扩大，取R1＝ ，则改装后的电流表量程为毫安表满偏电流的__倍；
设毫安表电流为IA，由并联电路的规律可得IARA＝(I－IA)R1，解得I＝5IA，因此改装后的电流表量程为毫安表满偏电流的5倍；
(2)用改装后的电流表完成实验，应选择的实验电路是图中的____(选填“甲”或“乙”)；
由于电流表内阻已知，因此采用题图乙电路可以避免系统误差，故选乙电路；
(3)根据实验数据画出U－I图线，如图所示。由图线可得，“水果电池”的电动势E＝_____ V，内电阻r＝_____ Ω。(均保留三位有效数字)
由U－I图像可得b＝E＝3.80 V，
解得E＝3.80 V，r≈175 Ω。
1.实验原理闭合电路欧姆定律__________，电路图如图所示。2.实验器材电源、_______、_______、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
解方程组可求得E和r。
4.误差分析(1)误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；(2)结论：E测____E真，r测____r真。(均选填“>”“E测；对比②与④，可知r真>r测
(4)另一位同学将图甲电压表的导线改接在R0的c、d端，改变电阻箱的阻值R，测出多组电压表的数据U，若用图像法测算电源的电动势和内阻，为了使得到的图线是一条直线，则该同学应描绘_____。
1.实验原理闭合电路的欧姆定律___________，电路图如图所示。2.实验器材电源、_______、_______、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
(2)图像法：由E＝I(R＋r)可得
4.误差分析(1)误差来源：电流表有内阻，导致电源内阻测量不准确；(2)结论：E测____E真，r测____r真(r测＝r真＋rA)。(均选填“>”“7.5 Ω因此电阻箱接入电路的电阻值选15.0 Ω。
(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
由闭合电路欧姆定律可得
(5)通过图(b)可得E＝_____V(保留2位小数)，r＝____Ω(保留1位小数)；
代入可得E≈1.55 V，r≈1.0 Ω。
如果电压表为理想电表，则可有