實(shí)驗(yàn)講解
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1．會(huì)用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。
2．進(jìn)一步加深對(duì)閉合電路歐姆定律的理解。
3．進(jìn)一步熟練掌握電壓表和電流表的使用方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理
閉合電路歐姆定律：E＝U外＋U內(nèi)。
如果電表器材是電壓表和電流表，可用U－I法，即E＝U＋I(xiàn)r。
原理圖如圖甲，實(shí)物連接圖如圖乙。
三、實(shí)驗(yàn)器材
電池（被測(cè)電源）、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、刻度尺、鉛筆等。
四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1．連接電路
電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好電路。
2．測(cè)量與記錄
（1）把變阻器的滑片移動(dòng)到使阻值最大的一端。
（2）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)（I1，U1）。
（3）用同樣方法測(cè)量出多組I、U值，填入數(shù)據(jù)記錄表格中。
（4）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆除電路，整理好器材。
五、數(shù)據(jù)處理
設(shè)計(jì)表格，將測(cè)得的六組U、I值填入表格中。
方法一：計(jì)算法
（1）聯(lián)立六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式：
U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r、…
（2）讓第1式和第4式聯(lián)立方程，第2式和第5式聯(lián)立方程，第3式和第6式聯(lián)立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的大小。
方法二：圖象法
（1）在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U－I坐標(biāo)系。
（2）在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組（I，U）值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后盡量多地通過(guò)這些點(diǎn)作一條直線，不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)。
（3）直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即為電池電動(dòng)勢(shì)的大小（一次函數(shù)的縱軸截距），直線斜率的絕對(duì)值即為電池的內(nèi)阻r的大小，即r＝。
六、誤差分析
1．偶然誤差
（1）讀數(shù)不準(zhǔn)引起誤差。
（2）用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差。
2．系統(tǒng)誤差
（1）若采用甲圖電路，由于電壓表的分流作用造成誤差，電壓值越大，電壓表的分流越多，對(duì)應(yīng)的I真與I測(cè)的差越大。其U－I圖象如圖乙所示。
結(jié)論：E測(cè) ， < ，或 = ）讀出電流表A和電壓表V的示數(shù)I1和U1。
③改變滑動(dòng)變阻器R和R′的阻值，重新使得靈敏電流表G的示數(shù)與②中相同，讀出電流表A和電壓表V的示數(shù)I2和U2。
④由上述步驟測(cè)出的物理量，可以得出電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為E = 、內(nèi)阻表達(dá)式為r = 。
⑤此方法與（1）中的方法相比優(yōu)點(diǎn)是 。
第1組
第2組
第3組
第4組
第5組
第6組
U/V
I/A
序號(hào)
1
2
3
4
5
6
電壓
2.80
2.50
2.20
1.90
1.60
1.30
電流
0.12
0.32
0.50
0.68
0.88
1.06
參考答案：
1． 乙 B C 3.00（2.96-3.02） 1.60（1.58-1.62）
【詳解】(1)[1]干電池內(nèi)阻較小，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，相對(duì)電源來(lái)說(shuō)，電流表應(yīng)采用外接法，應(yīng)選擇圖乙所示電路圖。
(2)[2][3]一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，兩節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)約為3V，電路最大電流為1A左右，電流A量程太小，電流表應(yīng)選擇B；為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選阻值小的滑動(dòng)變阻器，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選C；
(3)[4]根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出電源的U-I圖象如圖所示：
(4)[5][6]由圖示電源U-I圖象可知，圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是3.0，則電源電動(dòng)勢(shì)E=3.00V，斜率表示電源內(nèi)阻：
。
2． C 6 如圖
7.50 10.0
【詳解】（1）[1] V1、V2的內(nèi)阻不確定而量程又不合適，應(yīng)選擇V3進(jìn)行改裝，故選C。
[2]改裝前后電表滿偏電流不變，有
需要串聯(lián)的電阻為
（2）[3] 本實(shí)驗(yàn)的原理為U＝E?Ir，利用變阻箱和電壓表可獲取電流I。實(shí)驗(yàn)原理電路圖如下
（3）[4][5] V3電壓表量程為3V，擴(kuò)大為量程為9V的電壓表，改裝后電壓表示數(shù)是原電壓表示數(shù)的3倍， 電壓表示數(shù)為1.50V，則路端電壓為4.5V，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有
同理有
聯(lián)立二式解得
E＝7.50V，r＝10.0Ω
3． 見(jiàn)解析 小于 小于 電壓表分流，導(dǎo)致通過(guò)電源的電流的測(cè)量值偏小
【詳解】（1）[1]對(duì)比圖，連接實(shí)物圖如下：
（4）[2][3]根據(jù)閉合電路歐姆定律
進(jìn)行數(shù)學(xué)變形，得
根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知，關(guān)系圖線的縱截距
斜率
由圖得到
則電動(dòng)勢(shì)
內(nèi)阻
（5）[4][5]由（4）可知，電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量值為
由圖乙所示電路圖可知，實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源是電壓表分流，考慮電壓表分流作用，電源電動(dòng)勢(shì)為
整理得

由圖示圖象可知，圖象斜率
圖象縱軸截距
解得


從以上表達(dá)式看出
E測(cè)＜E真
r測(cè)＜r真
即電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量值都小于真實(shí)值；
[6]由圖甲所示電路圖可知，電壓表與電阻箱并聯(lián)，由于電壓表的分流作用，流過(guò)保護(hù)電阻與電源的電流大于流過(guò)電阻箱的電流，導(dǎo)致電流的測(cè)量值偏小，這是造成實(shí)驗(yàn)誤差的原因。
4． 12.5 1.0 等于 大于
【詳解】（1）[1][2]根據(jù)閉合電路歐姆定律
整理得
因此在-R圖線中，利用圖像的斜率和縱軸截距數(shù)據(jù)可得
解得
（2）[3][4] 考慮到電流表內(nèi)阻的影響，歐姆定律的表達(dá)式應(yīng)為
整理得
圖像的斜率不變，也就是電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真是值，而內(nèi)電阻的測(cè)量值應(yīng)為內(nèi)電阻與電流表內(nèi)阻之和，因此測(cè)量值偏大。
5． 小
【詳解】（1）[1]由于電池中允許通過(guò)的電流不超過(guò)0.5A，因此電流表的量程選用0.6A的量程。
實(shí)物連接如圖所示
（2）[2][3]根據(jù)題意可知，斷開(kāi)后，電路中的電阻增大，電流減小，要使電流還是調(diào)節(jié)為，應(yīng)該減小電阻箱的電阻，根據(jù)等效原理可知
（3）[4][5]根據(jù)閉合電路歐姆定律
得到
根據(jù)題意得
解得
6． 1.50 0.83 見(jiàn)解析 0 = 可消除電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差
【詳解】（1）[1]根據(jù)U—I圖像可知，電源的電動(dòng)勢(shì)為
[2]內(nèi)阻為
（2）①[3]電路連線如圖
②[4][5]閉合開(kāi)關(guān)、，調(diào)節(jié)和使得靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，這時(shí)，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)、的關(guān)系是，讀出電流表和電壓表的示數(shù)和，電流表測(cè)量的是干路上的電流，其中等于通過(guò)電源E的電流。
④[6][7]根據(jù)閉合回路歐姆定律得
，
解得
，
⑤[8]兩次測(cè)量，調(diào)節(jié)和使得靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零，使得AB之間的等效電阻為零，利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差，所以等于，等于。

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