1．实验目的
(1)掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律． (2)掌握用图象法求电动势和内阻的方法．
2．实验原理
(1)实验依据：闭合电路欧姆定律．
(2)E和r的求解：由U＝E－Ir得，解得E、r.
(3)图象法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.
3．实验器材
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔．
4．实验步骤
(1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验原理图连接好实物电路．
(2)把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端．
(3)闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中．
(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．
1．数据处理
(1)列多个方程组求解，再求E、r的平均值．
(2)用作图法处理数据，如图所示．
①图线与纵轴交点为E；
②图线与横轴交点为I短＝；
③图线的斜率表示r＝.
2．误差分析
(1)偶然误差：①电表读数不准引起误差．②图象法求E和r时作图不准确．
(2)系统误差：①采取电流表外接法(相对于电源内阻而言)，由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小．②采取电流表内接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大．
3．注意事项
(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．
(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快．每次读数后立即断开电源．
(3)要测出不少于6组的(U，I)数据，且变化范围要大些．
(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝确定．
(5)电流表要外接(因为r很小)．
器材、电路的选择和电路连接
(2015·高考天津卷)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：
A．电流表：量程0.6 A，内电阻约1 Ω
B．电流表：量程3 A，内电阻约0.2 Ω
C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ
D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ
E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流0.5 A
F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流2 A
(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用______，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)．
(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路．为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和________相连、_______和_______相连、_______和_______相连(均填仪器上接线柱的字母代号)．
(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验．实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以________为横坐标．
[解析] (1)为了使测量更准确，电流表选量程为0.6 A的电流表A，电池组的电动势约4.5 V，故电压表选D，为了便于调节滑动变阻器应选F.
(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图甲所示，因此将a、d相连，c、g相连，f、h相连．
甲 乙
(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图乙所示，根据闭合电路欧姆定律，得E＝U＋r
所以＝＋·
，
因此可作出－图象处理数据．
[答案] (1)A D F (2)a d c g f h
(3) 或U 或 R(横纵坐标互换亦可)
1．(2016·开封模拟)利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势．图中Ex为待测电源，ES为标准电源(电动势ES已准确测出)，E为工作电源，为电路提供电流．G为零刻度在中央的灵敏电流计，AB为一根粗细均匀的电阻丝，C、D为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺，可以测出C、D之间的长度．实验步骤如下：
(1)按图连接好电路，让K1处于断开状态，K2处于两个触点都不接的状态；
(2)先闭合K1，调整RP至合适位置；
(3)将K2掷于1位置，调整C、D触头使电流计指针指向零刻度，记下________________；
(4)将K奥氏体2掷于2位置，重新调整C、D位置，使________________，并记下________________；
(5)断开K1，计算待测电源的电动势的表达式为Ex＝________.
解析：(3)由题意知应记下C、D间的长度L1.
(4)使电流计指针指向零刻度，并记下此时C、D间的长度夏天也是好天气L2.
(5)根据电阻定律R＝ρ，由电路特点可得I＝＝，联立可得＝，Ex＝ES.
答案：(3)C、D间的长度L1 (4)电流计指针指向零刻度 C、D间的长度L2 (5)ES
2．(2014·高考海南卷)用伏安法测量一电池的内阻．已知该待测电池的电动势E约为9 V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50 mA.可选用的实验器材有：
电压表V1(量程5 V)；电压表V2(量程10 V)；
电流表A1(量程50 mA)；电流表A2电子设计工程(量程100 mA)；
滑动变阻器R(最大电阻300 Ω)；
定值电阻R1(阻值为200 Ω，额定功率为 W )；
定值电阻R2(阻值为200 Ω，额定功率为1 W)；
开关S；导线若干．
测量数据如坐标纸上U－I图线所示．
(1)在虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号．
(2)在设计的电路中，选择定值电阻的根据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)由U－韩文虹I图线求得待测电池的内阻为________Ω.
(4)在你设计的实验电路中，产生系统误差的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：(1)由于题目中电流表和电压表的电阻未知，所以电路设计为图甲或图乙均可．
(2)由于电池允许通过的最大电流为50 mA，所以电路中需串联定值电阻R1或R2作为保护电阻，且最大功率为P＝I2R＝0.052×200 W＝0.5 W，故定值电阻应选R2.
(3)U－I图象的斜率即为电池的内阻．
(4)图甲中电压表会造成分流而引起误差；图乙中电流表会造成分压而引起误差．
答案：(1)见解析
(2)定值电阻在电路中消耗的功率会超过 W，R2的功率满足实验要求
(3)51.0(49.0～53.0均可)
(4)见解析
3．(2014·高考北京卷)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．
(1)应该选择的实验电路是下图中的________(选填“甲”或“乙”)．
(2)现有电流表(0～0.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材：
A．电压表(0～15 V)
B．电压表(0～3 V)
C．滑动变阻器(0～50 Ω)
D．滑动变阻器(0～500 Ω)
实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线．
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电压U/V | 1.45 | 1.40 | 1.30 | 1.25 | 1.20 | 1.10 |
小摄影师教学实录电流I/A | 0.060 | 0.120 | 0.240 | 0.260 | 0.360 | 0.480 |
| | | | | | |
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E ＝________V，内电阻r ＝________Ω.
解析：(1)电流表内阻与电池内阻相差不多，如果用乙图误差较大，应选用甲图．
(2)干电池的电动势为1.5 V左右，为减小误差，应选择量程为3 V的电压表；根据电源电动势和电流表量程，可知应选择最大阻值为50 Ω的滑动变阻器．
(3)第四组数据误差较大，应舍去，连线后如答案图所示．
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