2024-2025年新教材高中物理第4章闭合电路欧姆定律与科学用电2科学测量：电源的电动势和内阻实验素养迁移含解析鲁科版必修第三册.doc

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科学测量：电源的电动势和内阻

类型1试验操作

【典例1】在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的试验中，被测的电源是两节干电池串联的电池组。可供选择的试验器材如下：

A.电流表，量程0～0.6A，0～3A

B.毫安表，量程0～100mA，0～100μA

C.电压表，量程0～3V，0～15V

D.滑动变阻器，0～1000Ω，0.1A

E.滑动变阻器，0～20Ω，2A

F.开关一个，导线若干

(1)为了尽量得到较好的效果，电流表应选________，量程应选________，电压表量程选________，滑动变阻器应选________。?

(2)如图有甲、乙两个可供选择的电路，应选________电路进行试验。试验中误差是________表的读数比实际值偏________所造成的。?

【解析】(1)一般干电池允许通过的最大电流为0.5A，故电流表应当选A，其量程应当选0～0.6A。两节干电池串联后的电动势为3.0V，故电压表量程应当选0～3V。滑动变阻器的最大阻值只需要比电池组的内阻大几倍即可，故选择E。

(2)应当选乙电路，电流表的内阻和滑动变阻器的阻值相差不大，其分压作用不行忽视，而电压表的内阻相对滑动变阻器的阻值来讲大很多，其分流作用可以忽视，故选择乙电路，试验中电压表的示数是路端电压，电流表的示数比干路中的电流略小，所以试验中的误差是由于电流表的读数比实际值偏小所造成的。

答案：(1)A0～0.6A0～3VE

(2)乙电流小

类型2试验数据处理

【典例2】用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用的电路如图所示，一位同学测得六组数据如表中所示。

组别

I(A)

U(V)

1

0.12

1.37

2

0.20

1.32

3

0.31

1.24

4

0.32

1.18

5

0.50

1.10

6

0.57

1.05

(1)试依据这些数据在图中作出U-I图线。

(2)依据图线得出电池的电动势E=________V，电池的内电阻r=________Ω。?

(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I数据，可利用公式E=U1+I1r，E=U2+I2r算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大。?

【解析】建立坐标系，利用描点法画出U-I图像如图所示，第四个点明显偏离，可见是偶然误差造成的，应舍去。直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势E=1.47V，直线的斜率大小

即为电源内阻r=0.75Ω，选用第三、四组误差最大，由于过第三、四两组数据对应点的直线与实际图线截距、斜率相差最大。

答案：(1)见解析图(2)1.470.75(3)三四

【规律方法】数据处理的方法与技巧

(1)在试验中常常用图像来处理所得的数据，这样误差相对小一些。

(2)在U-I图像中，纵截距代表电源的电动势，斜率的确定值代表电源的内阻。

类型3试验创新

【典例3】某争论性学习小组利用图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。依据试验数据绘出如图乙所示的R-图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E=________V，r=________Ω。?

【解析】由闭合电路欧姆定律可知：I=，所以=。由图像可知，当=1.0A-1时，R=2Ω；当=3.0A-1时，R=7.8Ω，代入上式得：E=2.9V，r=0.9Ω。

答案：2.90.9