實驗測定電源的電動勢和電阻

1、實驗：測定電源的電動勢和電阻1、考綱要求考綱內(nèi)容能力要求考向定位實驗：測定電源的電動勢和內(nèi)阻能夠根據(jù)實驗要求正確選 擇實驗器材和實驗電路，并能 熟練測定電源電動勢和內(nèi)阻。用電壓表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗是中學(xué)需重點掌握的實驗， 利用U-I 圖象處理實驗數(shù)據(jù)是這個實驗的重點 ，也是 高考考查實驗的重點題型之一。2、 考點整合實驗電路如圖所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+lr，本實驗電路中電壓表的示數(shù)是準確的，電流表的示數(shù)比通過電源的實際電流小，所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由 電壓表的分流引起的。為了減小這個系統(tǒng)誤差，|_| j -I.-1- m _i- -1 -m- I-1-1- m _i

2、1.-I - J-1i_,j!所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用 處理實驗數(shù)據(jù)：將點描好后，用直尺畫一條直線，使盡量多的點在這 條直線上，而且在直線兩側(cè)的點數(shù)大致相等。這條直線代表的U-I關(guān)系的誤差是很小的。它在U軸上的截距就是電動勢E （對應(yīng)的1=0），它的斜率的絕對值就是內(nèi)阻r。（特別要注意：有時縱坐標的起始點不是0,求內(nèi)阻的一般式應(yīng)該是r=|A U/A I |）。為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些（選用使用 過一段時間的1號電池）電阻R的取值應(yīng)該小一些,3.0U-I圖象2.01.0I/A0.40.6f U/V例題1利用如圖

3、所示的一只電壓表、一個電阻箱和一個電鍵， 測量一個電池組的電動勢和內(nèi)電阻。畫出實驗電路圖，并用筆畫線作導(dǎo)線將 所給器材連接成實驗電路。用記錄的實驗數(shù)據(jù)寫出電動勢和內(nèi)電阻的表 達式。解析:與學(xué)生實驗相比，用電阻箱代替了電流表。由于電壓可測， 由電壓、電阻就可以算出電流。電路圖如右。實驗方法有兩種：改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對應(yīng)的路端電壓值R1、U1、R2、U2 ,根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，E =U1 U1r,E =U2R1土r。解這個方程組可R20.2尺-R? UU 2U 2R1 U1R25 -U2 R1R2U 2R1 U1R2改變電阻箱阻值，讀出電壓表對應(yīng)的示數(shù)，多測幾組

4、數(shù)據(jù)，利用U-I圖象求電動勢和內(nèi)電阻。 這樣偶然誤差會更小一些。該實驗的系統(tǒng)誤差是由于電壓表的分流引起的。所以選取電阻箱阻值時不宜太大，電壓表則應(yīng)該選用內(nèi)阻較大的。如果只給出電阻箱和電流表，同樣可以測量電源的電動勢和內(nèi)電阻。高考重點熱點題型探究例1（2008廣東理科基礎(chǔ)）13.在“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出了正確的U-1圖像，如圖4所示，其中圖線斜率絕對值的物理含義是A.短路電流B.電源內(nèi)阻C.電源電動勢D.全電路電阻答案：B阻。解析：測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中的U-1圖像,圖線斜率絕對值表示電源的內(nèi)例2（ 2006廣東）某同學(xué)設(shè)計了一個如圖 7所示的實驗電路

5、,用以測定電源電動勢和內(nèi)阻,3V ）、電流表（量程 0.6A，內(nèi)阻小于1 Q ）、使用 的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約電阻箱（099.99 Q）、滑動變阻器（010Q）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個及導(dǎo) 線若 干?？紤]到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略。（1）該同學(xué)按圖7 量產(chǎn)生誤差的原因是（2 ）簡要寫出利用圖連線，通過控制開關(guān)狀態(tài)，測得電流表內(nèi)阻約為0.20 Q。試分析該測7所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗步驟:（3 ）圖8是由實驗數(shù)據(jù)繪出的V、內(nèi)阻 r =（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）圖像，由此求出待測干電池組的電動勢【剖析】測定電源電動勢和內(nèi)阻實驗的原理知,此種接法出E

6、 =現(xiàn)誤差的原因是電流表的分壓作用。R=r+r 安, R/圖線的斜率表示電源電動勢的倒 R阻r = 2.33 Q。有的考生不能正確理解， 圖象的數(shù)，據(jù)此得出電動勢 E = 2.81v, 物理意義，從而無法得出正確的答案?！敬鸢浮浚?）并聯(lián)電阻箱后線路總阻值減小，從而造成總電流增大（2）調(diào)節(jié)電阻箱 R，斷開開關(guān)K,將開關(guān)S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù); 斷開開關(guān)D,再次調(diào)節(jié)電阻箱 R，將開關(guān)S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)（3）2.81 2.33限時基礎(chǔ)訓(xùn)練班級姓名成績1.(2007 廣州梅州)某同學(xué)利用圖甲所示的電路測定 電源的電動勢和內(nèi)阻.斷開開關(guān)，調(diào)整電阻箱阻值 R，再閉合開關(guān)，

7、讀取電壓表示數(shù)U，多次重復(fù)，取得多1 1組數(shù)據(jù)后，作出 一-圖線如圖乙所示，則該電池U R電動勢E=V，內(nèi)電阻r= Q1.答案：電動勢 E= 10 V，內(nèi)電阻r= 0. 5 Q 解析：由閉合電路歐姆定律與圖線信息可得出結(jié)果。2.(2008 深圳市南山區(qū)聯(lián)考)現(xiàn)有一節(jié)干電池、一個電鍵、若干導(dǎo)線，還有一個滑動變阻器(015 Q )、一個電阻箱、一只伏特表、一只安培表，請繪出三種測量電池電動勢和內(nèi) 電阻的線路圖，寫出各自的計算公式，并做必要的說明.2.答案:(1)采用滑動變阻器；安培表和伏特表，聯(lián)成電路圖如圖2,改變R阻值，代入e=U+lr , 取平均值. 采用電阻箱、安培表、電路圖如圖3，改變R阻

8、值，代入e=I(R+r)，取平均值； 采用電阻箱，伏特表，電路圖如圖4，改變R阻值，3.(2008 深圳市)某同學(xué)利用實驗所得的U I數(shù)據(jù)，根據(jù)電池的輸出功率 測電池組的輸出功率 P隨外電阻R變化的圖線如右圖所示。若 外電路分別為2.5 Q和10Q的電阻時，它們的實際功率分別為 W和W實際使用時，在這兩個電阻中選擇阻值 為Q的電阻較好，理由是：理論研究證明，當電路的外電阻等于電源電源內(nèi)阻時，電源電 源的輸出功率最大，則由上題所得圖線可知，被測電池組的內(nèi) 阻r= Q，電動勢E=V。3.答案：40, 40, 10,在功率相同時，10Q的效率高，5,疋：“測定電池電動勢和內(nèi)阻”P = IU，得出被3

9、0代入e=U + rU/R,取平均值.宀:-.4：-.基礎(chǔ)提升訓(xùn)練1. 一特種電池的電動勢粗略定值為9V,內(nèi)阻約為54 Q ,已知該電池允許輸出的最大電流為50m V,為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)電阻，某同學(xué)在實驗室利用了如圖所示電路。圖中電壓表內(nèi)阻很大，對電路的影響可不考慮，R為電阻箱。阻值范圍 0-9999 Q , R0是保護電阻。1”1L-7J6J.4H 2 1 oo o O 000.(1) 實驗室中備有的定值電阻Ro有以下幾種規(guī)格：(A) 10 Q ,2.5 W ( B) 100Q ,1W( C) 200 Q ,1W( D) 2000Q ,5W實驗時，R0應(yīng)選用 _ (填字母代號)較好

10、。(2) 將上述選用的保護電阻R0接入電路,斷開開關(guān)，調(diào)整電阻箱阻值，再閉合開關(guān)，讀取電壓表1 1示數(shù)U,多次重復(fù)，取得數(shù)據(jù)后，作出如上圖所示一圖線，則該電池電動勢UR0 + Re=V，內(nèi)電阻 r=Q1 解析：.(1)當電阻箱電阻調(diào)為零，電路中電流最大時，根據(jù)閉合電路歐姆定律可求出R0打9的阻值，即 R0=- =54J. -1261，故應(yīng)選“C”,且其工作的最大功率經(jīng)驗上不超過|m0.05其額定功率。U1r11(2)由閉合電路歐姆定律得.；：=ur ,變形后為，由此可知圖R0 + RU名 R0+R 名一 1線與縱坐標軸的交點值為電動勢的倒數(shù)，即V=10V.而圖線的斜率為 k=5,所以0.1r=

11、k e =50 Q.2. 某研究性學(xué)習小組利用圖1所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖2所示的R-圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E=V, r=Q。I一一一12.答案2.9 ; 0.9I_Jlip解析由閉合電路歐姆定律I，所以圖中直線的斜率值為電源電動勢的值，截距為內(nèi)電阻的值，所以求出電源電動勢為 2.9V，內(nèi)電阻為0.9 Q。能力提升訓(xùn)練第I卷(共48分)、選擇題(本題包括6小題，每小題8分，共48分。每小題至少有1個選項符合題意)1.如圖所示是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U-I圖象.下面關(guān)于這個圖象的各種說法正確的是()A.電源電動勢為3V B .

12、短路電流為0.6AC.電池內(nèi)阻為5 QD .電池內(nèi)阻無法確定1.答案：A解析：由閉合電路歐姆定律可知U=E- I r,當I=0時,U=E=3.0 V, r= U/ I=1 Q ,短路時U=0,則 I 短=E/r=3.0 A。2.如圖所示，把兩個電源的U-1關(guān)系曲線取相同的坐標，畫在同一坐標系中，由圖像可得出的正確結(jié)論是（）E 2 ,E 2 ,E2,E2,E 1 =E 1VE ivCD2.答案：B內(nèi)電阻ri> r 2 發(fā)生短路時I 1 > 12內(nèi)電阻ri> r 2 發(fā)生短路時I 1 >【2解析：由閉合電路歐姆定律可知U=E-lr, U I關(guān)系曲線上的縱截距表示E,橫截距表

13、示I短,斜率表示r。3.如圖所示, 系圖線，由圖比值比值C.比值為測電源電動勢和內(nèi)電阻時，依據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的路端電壓與電流強度的關(guān) DC平行于橫坐標軸，DE平行于縱坐標軸，由圖可知（）匹表示外電路電阻OEAC表示電源內(nèi)電阻CDCO表示電源電動勢AOOCDE的面積表示電源的輸出功率矩形3 .答案：ABD解析：電源電動勢看縱截距，電源內(nèi)電阻看斜率，外電路電阻R=U/I也就是OD直線的斜率，電源的輸出功率 P出=UI即矩形OCDE的面積。4.（07江蘇）某同學(xué)欲采用如圖所示的電路完成相關(guān)實驗。圖中電流表的量程為 約0.1 Q ;電壓表的量程為3V,內(nèi)阻約6阻較小，下列電路中正確的是0.6A，內(nèi)阻 k

14、 Q;G為小量程電流表；電源電動勢約3V,內(nèi)nt定一段電附絲c約刃1）的電皿0 1（B）測進電源的電動弊和內(nèi)電秋約九（C）胡繪小燈泡（和罡電壓為工§門的伏安持性曲線（D）-虬宦電謊靈內(nèi)阻4 .答案：AB解析：測電阻絲的電阻采用外接法且滑線變阻器接成限流式 ，測電源的電動勢和內(nèi)阻采用外 接法以減小誤差，描繪小燈泡的伏安曲線滑線變阻器應(yīng)采用分壓電路 ，測電流表的內(nèi)阻應(yīng)把電 阻箱與電流表并聯(lián)。5.（04廣東）可用理想電壓表 V理想電流表 A、變阻器R以及電鍵K和導(dǎo)線等器材來測量 某一電源E的電動勢和內(nèi)阻。下面給出了四個電路圖，圖中+、一代表電源的正、負極和電表的正負接線柱。正確的電路圖是（

15、）A解析：AD明顯錯誤，而C則是把電表的正負接反了。 6隨著中國電信業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)手機在手機市場上已經(jīng)占有了相當大的市場份額。如圖所示是 中國科健股份有限公司生產(chǎn)的一塊手機電池 夕卜殼上的文字說明，由此可知此電池的電動勢 待機狀態(tài)下平均工作電流分別是（A. 4.2V14.58mAC. 3.7V14.58mA6 .答案：C 解析：由電池上的信息知1=700/48=14.58 mA。B . 4.2VD. 3.7VE=3.7V,CC )700mA700mA由電流的定義知卿申療片"令flLj_kXi 貨第U卷（共60分）£和內(nèi)電阻r。實驗中共測出五組數(shù)(1)7. （15分）用伏安法

16、測定兩節(jié)干電池組成的電源的電動勢 據(jù)，如下表所示：12345U (V)2. 802. 602. 502 . 202 . 00I ( a )0. 480. 801 . 001 . 601 . 96將圖中所給的器材連接成測量&、r的電路，并用箭頭標出電鍵閉合前滑動變阻器滑(2)動觸頭的位置。在圖中作U I圖線，根據(jù) 圖線求出：電動勢£ = 內(nèi)電阻r =V,11。若考慮電流表、（3）測量結(jié)果的影響，則7 答案：（1）見圖 3. 00V電壓表內(nèi)阻0. 50Q真。& （ 15分）（06江蘇）現(xiàn)在按圖所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢E （約1.5V）和內(nèi)阻r （約20）, 可供

17、選擇的器村如下：電流表 A1、A2（量程0500 A ）內(nèi)阻約為 500,滑 動變阻器 R （阻值0100,額定電流 1.0A）,定值電阻 R1 （阻值 約為100） 電阻箱 R2、R3 （阻值 0999.9）,開不能滿足實驗要求,關(guān)、導(dǎo)線 若干。由于現(xiàn)有電流表量程偏小,為此，先 將電流表改裝（擴大量程），然后再按圖電路進行測量。（1）測量電流表 A2的內(nèi)阻 按圖電路測量 A2的 內(nèi)阻，以下給出了實驗中必要的操作。A 斷開S1B .閉合 S1、S2C.按圖連接線路，將滑動變阻器R的滑片調(diào)至最左端，R2調(diào)至最大D .調(diào)節(jié) R2,使A1的示數(shù)為11，記錄 R2的值。E. 斷開S2,閉合S3F. 調(diào)

18、節(jié)滑動變阻器R,使A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄A1的示數(shù)11請按合理順序排列實驗步驟（填序號）： Q（2 ）將電流表 A2 （較小量程）改裝成電流表 A （較大量程）如果（1）中測出 A2的內(nèi)阻為468.0 ，現(xiàn)用R2將A2改裝成量程為 20mA的電流表A，應(yīng)把R2,設(shè)為 與A2并聯(lián)，改裝后電流表 A的內(nèi)阻RA為 。（3）利用電流表 A電阻箱R,測電池的電動勢和內(nèi)阻用電流表A、電阻箱R3及開關(guān)S按圖所示電路測電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗 時，改變 R1的值，記錄下電流表 A的示數(shù)I，得到若干組 R3、I的數(shù)據(jù)，然后通過作出有關(guān)物理量的線性圖象，求得電池電動勢E和內(nèi)r。a. 請寫出與你所作線性圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式 qb. 請在虛線框內(nèi)坐標中作出定性圖象（要求標明兩上坐標軸 所代表的物理量，用符號表示）c.圖中表示E.圖中表示E.8.答案：（1） C B F E D A（2） 12 ,11.7（3）答案一 ：a: R3+Ra=E（1/I）- rc.直線斜率的倒數(shù)，縱軸截距除以斜率 鼻 Jia,.丄c.直線的斜率，縱軸截距的絕