高考物理实验特训9测定电源的电动势和内阻

【知识点详解】 1. **闭合电路欧姆定律**：实验的基础是闭合电路欧姆定律，即在闭合电路中，电源电动势E等于电路中的总电流I乘以外电阻R加上电源内部的电压降Ir，即E=IR+Ir。 2. **电源电动势E和内阻r的测定**：通过测量路端电压U（即外电阻上的电压）和干路电流I，可以计算出电动势E和内阻r。具体公式为E=U+Ir，通过作图法或解方程组来求解E和r。 3. **实验器材**：实验需要用到电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺等。电流表需选择合适的量程，以避免过大电流导致误差或损坏设备。 4. **实验步骤**： - 连接电路，电流表用0.6A量程，电压表用3V量程。 - 滑动变阻器初始设置在阻值最大端。 - 闭合开关，调节变阻器，记录多组电流I和电压U的数据。 - 断开开关，拆解电路，整理器材。 5. **数据处理**： - 方程组法：列出多个E=U+Ir的方程，求解E和r的平均值。 - 图像法：绘制U-I图像，纵轴截距为电动势E，斜率为内阻r的倒数。 6. **注意事项**： - 选择内阻较大的电池，使路端电压变化更明显。 - 电流不宜过大，保持在0.5A以下。 - 至少测量6组数据，覆盖较大范围。 - 图线不从纵轴零点开始时，内阻r应根据新公式计算。 - 电流表需内接，因为电源内阻小。 7. **误差分析**： - 偶然误差：作图不准确会影响结果。 - 系统误差：电压表可能会分流，导致测量误差。 8. **实验电路选择**：对于干电池，由于内阻小，电流表应内接，选择甲图。 9. **实验仪器选择**： - 电压表选用0-3V量程的B，以适应电池电压。 - 滑动变阻器选用0-50Ω的C，方便调节且安全。 10. **数据处理实例**： - 绘制UI图像，通过图像确定电动势E和内阻r。 - 示例中电动势E约为1.50V，内阻r约为0.83Ω。 11. **电源输出功率与路端电压关系**： - 当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大。 - 输出功率P随路端电压U变化，如图实93中的C图所示。 12. **数据处理技巧**： - 在UI图像中，纵轴截距表示电动势，斜率表示内阻的倒数。 - 当U轴非零起点时，I轴截距不再代表短路电流，需用新公式计算内阻。 13. **实验保护措施**： - 使用定值电阻R0防止调节滑动变阻器时造成短路。 这个实验训练旨在通过实际操作加深对闭合电路欧姆定律的理解，通过精确测量和数据处理掌握测定电源电动势和内阻的方法，同时学习如何分析实验误差和优化实验设计。