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12.3 實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量—2023-2024學(xué)年高二物理人教版（2019）必修第三冊課前導(dǎo)學(xué)
基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)
1．實驗原理
根據(jù)閉合電路歐姆定律，其方法有：
(1)如圖甲所示，改變滑動變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出幾組I和U值，由U＝E－Ir可得
E＝，r＝.
(2)為減小誤差，至少測出六組U和I值，且變化范圍要大些，然后在U I圖象中描點作圖，由圖線縱截距和斜率找出E、r(r＝)，如圖乙．
2．實驗器材
待測電池一節(jié)，電流表(0～0.6 A)、電壓表(0～3 V)各一塊，滑動變阻器一個，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干．
3．實驗過程
(1)實驗步驟
①確定電流表、電壓表的量程，按圖甲連接好電路，并將滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端．
②閉合開關(guān)S，接通電路，將滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動，從電流表有明顯讀數(shù)開始，記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)．
③同樣的方法，依次記錄多組U、I值．
④斷開開關(guān)S，拆除電路．
⑤以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標在坐標圖上，依據(jù)這些點作一條直線，根據(jù)縱軸截距求出電動勢，根據(jù)斜率大小求出內(nèi)阻．
(2)數(shù)據(jù)處理
為減小測量誤差，本實驗常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法：
①公式法：利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如下表所示：
實驗序號 1 2 3 4 5 6
I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6
U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組分別解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值E＝，r＝作為測量結(jié)果．
②圖象法：把測出的多組U、I值，在U I圖中描點畫圖象，使U I圖象的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標點或使各坐標點大致分布在直線的兩側(cè)，如實驗原理中圖乙所示，由U＝E－Ir可知：
a．縱軸截距等于電源的電動勢E，原點電壓為0時，橫軸截距等于外電路短路時的電流Im＝.
b．直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻r＝||＝.
c．若電源內(nèi)阻r＝0(理想電源)，則U＝E.
2
基礎(chǔ)小題試練
1.為了測出電源的電動勢和內(nèi)阻，除待測電源、開關(guān)和導(dǎo)線以外，再選用下列哪組儀器，不能達到實驗?zāi)康? )
A.一個電流表和一個電阻箱
B.一個電壓表、一個電流表和一個滑動變阻器
C.一個電壓表和一個電阻箱
D.一個電流表和一個滑動變阻器
2.如圖，在“電池電動勢和內(nèi)阻的測量”的實驗中，電阻箱接入電路的阻值為，電壓表示數(shù)為；電阻箱接入電路的阻值為，電壓表示數(shù)為.則電源的電動勢______V，電源內(nèi)電阻為______Ω.
答案以及解析
1.答案：D
解析：測定電源的電動勢和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律，用電壓表測量路端電壓，用電流表測量電流，利用滑動變阻器調(diào)節(jié)外電阻，改變路端電壓和電流，實現(xiàn)多次測量，即由一個電壓表、一個電流表和一個滑動變阻器可測量電源的電動勢和內(nèi)阻；也可以在沒有電壓表的情況下，用一個電流表和一個電阻箱測量，電阻箱可以讀出阻值，由可求出路端電壓；或用一個電壓表和一個電阻箱測量，根據(jù)電壓表讀數(shù)與電阻箱讀數(shù)之比求出電流，故選用A、B、C能達到實驗?zāi)康模珼不能.本題選不能測電源電動勢和內(nèi)阻的，故選D.
2.答案：1.5；1.0
解析：由閉合電路的歐姆定律可得
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得電源的電動勢
由以上兩式代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得電源內(nèi)電阻為

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