4、讀數(shù)要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大。因此，實驗中不要將電流I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。
(3)計算法求E、r：要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1式和第4式為一組、第2式和第5式為一組、第3式和第6式為一組，分別解出E、r值再求平均值。
(4)合理選擇標度：為使圖線分布空間大，如圖所示，縱坐標可以不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，電源的內(nèi)阻不能用r＝確定，應根據(jù)r＝確定。
實驗電路設計與器材選取
1．實驗電路的選擇
干電池的內(nèi)阻很小，電流表應相對電源外接。
5、
2．實驗儀器的選擇
(1)干電池的電動勢大約為1.5 V，電壓表應選擇量程為3 V的。
(2)滑動變阻器的選擇要注意保證實驗的安全性及方便調(diào)節(jié)等問題。
[題組訓練]
1．在測一節(jié)干電池(電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻約為2 Ω)的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，電壓表和滑動變阻器各有兩個供選擇：
A．電壓表量程為15 V
B．電壓表量程為3 V
C．滑動變阻器為0～20 Ω，3 A
D．滑動變阻器為0～500 Ω，0.2 A
電壓表應該選________(選填“A”或“B”)，這是因為________________。
滑動變阻器應該選________(選填“C”或“D”)，這是因為
6、
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] 待測干電池電動勢約為1.5 V，而A電壓表量程為15 V，若用A則很難精確讀數(shù)，誤差太大，故電壓表應該選B；D滑動變阻器阻值范圍太大而且額定電流過小，調(diào)節(jié)不方便，故滑動變阻器應該選C。
[答案] B A電壓表量程過大，讀數(shù)誤差較大 C D滑動變阻器阻值范圍太大而且額定電流過小，調(diào)節(jié)不方便
2．要精確測量一個直流電源的電
7、動勢和內(nèi)阻，有下列實驗器材可供選擇：
A．待測電源(電動勢約為4.5 V，內(nèi)阻約為2 Ω)
B．電流表A(量程為0.6 A，內(nèi)阻為1 Ω)
C．電壓表V1(量程為15 V，內(nèi)阻為3 kΩ)
D．電壓表V2(量程為3 V，內(nèi)阻為2 kΩ)
E．定值電阻R1＝500 Ω
F．定值電阻R2＝1 000 Ω
G．滑動變阻器R(阻值范圍為0～20 Ω)
H．開關及導線若干
(1)該實驗中電壓表應選________，定值電阻應選______(均選填器材前面的序號)。
(2)在方框中畫出實驗電路圖。
[解析] (1)待測電源的電動勢約為4.5 V，用量程為15 V的電壓表V1讀數(shù)誤差較
8、大，選用量程為3 V的電壓表V2，需串聯(lián)電阻擴大電壓表V2的量程，串聯(lián)的定值電阻R＝RV＝1 000 Ω。故電壓表應選D，定值電阻應選F。
(2)如圖所示。
甲 乙
[答案] (1)D F (2)見解析圖
實驗數(shù)據(jù)處理與分析
1．計算方法
解方程組??求平均值
2.圖象法：畫出電源的U-I圖象，如圖所示，
由U＝－rI＋E?
(1)圖線與縱軸交點為E
(2)圖線斜率的絕對值表示r＝
＋[題組訓練]
1．在“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中：
(1)按圖甲所示的實驗電路，用筆畫線代替導線把圖乙中的實物電路連接完整。
甲 乙
9、 丙
(2)圖丙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U-I圖象，由圖可知，電源的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω。
[解析] (1)實驗電路圖如圖所示。
(2)由題圖丙可知，電源的U-I圖象與縱軸交點的縱坐標值是1.5，則電源電動勢E＝1.5 V，電源內(nèi)阻r＝＝ Ω＝1 Ω。
[答案] (1)見解析圖 (2)1.5 1
2．小明利用如圖所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻。
(1)圖中電流表的示數(shù)為________A。
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：
U/V
1.45
1.36
1.27
1.16
1.06
I
10、/A
0.12
0.20
0.28
0.36
0.44
請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標紙上作出U-I圖線。
由圖線求得：電動勢E＝______ V，內(nèi)阻r＝______ Ω。
(3)實驗時，小明進行了多次測量，花費了較長時間，測量期間一直保持電路閉合。其實，從實驗誤差考慮，這樣的操作不妥，因為________________
_________________________________________________________________。
[解析] (1)電流表選用量程為0～0.6 A，分度值為0.02 A，則其讀數(shù)為0.44 A。
(2)坐標系選擇合適的
11、標度，根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點作出的U-I圖線如圖所示。
圖線與縱軸交點為“1.61 V”，故E＝1.61 V，由圖線的斜率＝1.24知，電池內(nèi)阻為1.24 Ω。注意此處不要用圖象與縱軸交點值除以與橫軸交點值。
(3)長時間保持電路閉合，電池會發(fā)熱，電池內(nèi)阻會發(fā)生變化，干電池長時間放電，也會引起電動勢變化，導致實驗誤差增大。
[答案] (1)0.44 (2)U-I圖線見解析 1.61(1.59～1.63均可) 1.24(1.22～1.26均可) (3)干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導致實驗誤差增大
實驗拓展與創(chuàng)新
測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗是高中物理電學中的重要實驗，實驗原
12、理是閉合電路歐姆定律，但實驗方案靈活多變，數(shù)據(jù)處理方法不斷翻新，特別是利用圖象法求解電源電動勢和內(nèi)阻，更是花樣百出，如常見以下兩種創(chuàng)新點：
安阻法
1．用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖所示，測量原理為：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此種方法使測得的電動勢無偏差，內(nèi)阻偏大。
2．若已知電流表A的阻值可消除測內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差。
伏阻法
1．用一個電壓表和電阻箱測量，電路如圖所示，測量原理為：E＝U1＋r，E＝U2＋r，由此可求出E和r，此種方法測得的電動勢和內(nèi)阻均偏小。
2．根據(jù)閉合電路歐姆定律公式變形結(jié)合圖象可得＝·＋，利用斜率、截距分析計算。
13、
[題組訓練]
1．如圖所示為某興趣小組測量電池組的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理圖，已知電池組的電動勢約為3 V，內(nèi)阻約為2 Ω?，F(xiàn)提供的器材如下：
A．電池組
B．電壓表V1(量程0～10 V，內(nèi)阻約為10 000 Ω)
C．電壓表V2(量程0～3 V，內(nèi)阻約為3 000 Ω)
D．電阻箱R(0～99.9 Ω)
E．定值電阻R1＝20 Ω
F．定值電阻R2＝1 000 Ω
G．開關和導線若干
(1)如果要準確測量電源的電動勢和內(nèi)阻，電壓表V應選擇________(選填“B”或“C”)；定值電阻R0應選擇______(選填“E”或“F”)。
(2)改變電阻箱的阻值R，記錄對
14、應電壓表的讀數(shù)U，作出的 -圖象如圖所示，圖線與橫、縱坐標軸的截距分別為－b、a，定值電阻的阻值用R0表示，則可得該電池組的電動勢為______，內(nèi)阻為________(用字母表示)。
(3)該實驗測得的電動勢與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)，內(nèi)阻的測量值與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
[解析] (1)電壓表V1的量程太大，使得電壓表指針的偏角太小，測量誤差太大，R2＝1 000 Ω的定值電阻太大，使得電壓表指針的偏角太小，且在改變電阻箱阻值時，電壓表的示數(shù)變化不明顯，故電壓表選擇C，定值電阻選擇E。
(2)由閉合電路歐
15、姆定律得U＝E－(r＋R0)，化簡得＝·＋，則有k＝＝，a＝，解得E＝，r＝－R0。
(3)考慮到電壓表的分流作用，
則有E＝U＋(r＋R0)，
變形得＝·＋＋，縱軸截距變大，為＋，計算時依然用＝·＋求解E和r，則求得的值均偏小。
[答案] (1)C E (2)?。璕0 (3)偏小 偏小
2．(2019·遼寧鐵嶺聯(lián)考)隨著全世界開始倡導低碳經(jīng)濟的發(fā)展，電動自行車產(chǎn)品已越來越受到大家的青睞，某同學為了測定某電動車的電池的電動勢和內(nèi)電阻，設計了如圖甲所示電路，提供的實驗器材有：
甲 乙
A．電動車的電池一組，電動勢約為12 V，內(nèi)阻未知
B．直流電流表，量程3
16、00 mA，內(nèi)阻很小
C．電阻箱R，阻值范圍為0～999.9 Ω
D．定值電阻R0，阻值為10 Ω
E．導線和開關
(1)當他閉合開關時發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調(diào)節(jié)電阻箱，電流表都沒有示數(shù)，反復檢查后發(fā)現(xiàn)電路連接完好，估計是某一元件損壞，因此他拿來多用電表檢查故障，他的操作如下：
①斷開電源開關S；
②將多用電表選擇開關置于×1 Ω擋，調(diào)零后，紅黑表筆分別接R0兩端，讀數(shù)為10 Ω；
③將多用電表選擇開關置于×10 Ω擋，調(diào)零后，將紅黑表筆分別接電阻箱兩端，發(fā)現(xiàn)指針讀數(shù)如圖乙所示，則所測阻值為________Ω，然后又用多用電表分別對電源和開關進行檢測，發(fā)現(xiàn)電源和開關均完好。
由以上操作
17、可知，發(fā)生故障的元件是________。
(2)在更換規(guī)格相同的元件后重新連接好電路。
(3)改變電阻箱的阻值R，分別測出通過阻值為R0＝10 Ω的定值電阻的電流I，下列三組關于R的取值方案中，比較合理的方案是________(選填方案編號“1”“2”或“3”)。
方案編號
電阻箱的阻值R/Ω
1
300.0
250.0
200.0
150.0
100.0
2
100.0
85.0
70.0
55.0
40.0
3
40.0
30.0
25.0
20.0
15.0
(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，繪出的 -R圖象是一條直線。若直線的斜率為k，在坐標軸上的截
18、距為b，則該電源的電動勢E＝________，內(nèi)阻r＝________。(用k，b和R0表示)
[解析] (1)歐姆表表盤讀數(shù)為“7 Ω”，倍率為“×10”，故所測阻值為70 Ω；故障檢測時，除電流表外其余部分均沒有問題，故問題只能出在電流表處；
(3)為減小電流表的讀數(shù)誤差，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度應該盡量大于三分之一，即電流范圍為100 mA≤I≤300 mA，根據(jù)歐姆定律，總電阻范圍為120 Ω≥R≥40 Ω，扣除定值電阻10 Ω，即電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻加上電阻箱電阻應該大于等于30 Ω而小于等于110 Ω，由于電流表內(nèi)阻不計，故應該選方案2；
(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有E＝I(r＋R0＋R)，則＝R＋，為對比一次函數(shù)y＝kx＋b，R相當于x，相當于k，相當于y，k(r＋R0)相當于b；解得E＝，r＝－R0。
[答案] (1)70 電流表 (3)2 (4)?。璕0
9
（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第8章 恒定電流 實驗10 測定電源的電動勢和內(nèi)阻教學案
