12.3 实验：电池电动势和内阻的测量 (含答案)高二物理人教版（2019）必修第三册课前导学

12.3 实验：电池电动势和内阻的测量—2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课前导学
基础知识导学
1．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＝E－Ir可得
E＝，r＝.
(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U I图象中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E、r(r＝)，如图乙．
2．实验器材
待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．
3．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，记录一组电流表、电压表读数．
③同样的方法，依次记录多组U、I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、电流标在坐标图上，依据这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内阻．
(2)数据处理
为减小测量误差，本实验常选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：
实验序号 1 2 3 4 5 6
I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6
U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
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E＝，r＝作为测量结果．
②图象法：把测出的多组U、I值，在U I图中描点画图象，使U I图象的直线经过大多数坐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＝E－Ir可知：
a．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Im＝.
b．直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝||＝.
c．若电源内阻r＝0(理想电源)，则U＝E.
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基础小题试练
1.为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源、开关和导线以外，再选用下列哪组仪器，不能达到实验目的( )
A.一个电流表和一个电阻箱
B.一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器
C.一个电压表和一个电阻箱
D.一个电流表和一个滑动变阻器
2.如图，在“电池电动势和内阻的测量”的实验中，电阻箱接入电路的阻值为，电压表示数为；电阻箱接入电路的阻值为，电压表示数为.则电源的电动势______V，电源内电阻为______Ω.
答案以及解析
1.答案：D
解析：测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，用电压表测量路端电压，用电流表测量电流，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器可测量电源的电动势和内阻；也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱测量，电阻箱可以读出阻值，由可求出路端电压；或用一个电压表和一个电阻箱测量，根据电压表读数与电阻箱读数之比求出电流，故选用A、B、C能达到实验目的，D不能.本题选不能测电源电动势和内阻的，故选D.
2.答案：1.5；1.0
解析：由闭合电路的欧姆定律可得
代入数据联立解得电源的电动势
由以上两式代入数据联立解得电源内电阻为