第七章實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻

1、實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻學生用書P141一、實驗目的1掌握用電壓表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法；進一步理解閉合電路的歐姆定律2掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法二、實驗原理1實驗依據(jù)：閉合電路歐姆定律2E和r的求解：由UEIr得，解得E、r.3圖象法處理：以路端電壓U為縱軸，干路電流I為橫軸，建系、描點、連線，縱軸截距為電動勢E，直線斜率k的絕對值為內(nèi)阻r.三、實驗器材電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙、鉛筆四、實驗步驟1 A量程，電壓表用3 V量程，按實驗原理圖連接好實物電路2把變阻器的滑片移動到使接入電路阻值最大的一端3閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表

2、有明顯示數(shù)記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣方法測量并記錄幾組I、U值，并填入表格中第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/VI/A，拆除電路，整理好器材一、數(shù)據(jù)處理1列多個方程組求解，再求E、r的平均值2用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖所示(1)圖線與縱軸交點為E；(2)圖線與橫軸交點為I短；(3)圖線的斜率表示r.二、誤差分析1偶然誤差：(1)電表讀數(shù)不準引起誤差(2)圖象法求E和r時作圖不準確2系統(tǒng)誤差：(1)采取電流表內(nèi)接法，由于電壓表分流造成電動勢和內(nèi)阻的測量值均偏小(2)采取電流表外接法，由于電流表分壓，造成內(nèi)阻的測量值偏大三、注意事項1為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池2電流

3、不要過大， A，讀數(shù)要快每次讀數(shù)后立即斷開電源3要測出不少于6組的(U，I)數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些4若UI圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，內(nèi)阻應根據(jù)r確定5電流表要內(nèi)接(因為r很小)考點一器材、電路的選擇和數(shù)據(jù)處理 學生用書P142(2014·高考北京卷)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻要求盡量減小實驗誤差(1)應該選擇的實驗電路是下圖中的_(選填“甲”或“乙”)(2)現(xiàn)有電流表(0 A)、開關和導線若干，以及以下器材：A電壓表(015 V)B電壓表(03 V)C滑動變阻器(050 )D滑動變阻器(0500 )實驗中電壓表應選用_；滑動變阻器

4、應選用_(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在坐標紙上，請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點，并畫出UI圖線序號123456電壓U/V電流I/A(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E _V，內(nèi)電阻r _.解析(1)電流表內(nèi)阻與電池內(nèi)阻相差不多，如果用乙圖誤差較大，應選用甲圖(2) V左右，為減小誤差，應選擇量程為3 V的電壓表；根據(jù)電源電動勢和電流表量程，可知應選擇最大阻值為50 的滑動變阻器(3)第四組數(shù)據(jù)誤差較大，應舍去，連線后如答案圖所示(4)根據(jù)UI V，內(nèi)電阻為斜率的大小，r .答案(1)甲(2)BC(3)如下圖所示(4)()()

5、考點二電路的連接和誤差分析學生用書P142(2014·高考福建卷)某研究性學習小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻，實驗原理如圖甲所示，其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計G改裝的電流表A，V為標準電壓表，E為待測電池組，S為開關，R為滑動變阻器，R0 的定值電阻(1)已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig100 A、內(nèi)阻rg k，若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA，應并聯(lián)一只_ (保留一位小數(shù))的定值電阻R1.(2)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導線將圖乙連接成完整電路(3)某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示：測量次數(shù)12345678電壓表V讀數(shù)U/V改裝表A讀數(shù)I/mA2040608010012014

6、0160該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法(逐差法)，計算出電池組的內(nèi)阻r_ (保留兩位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點是_(4)該小組在前面實驗的基礎上，為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結(jié)果的影響，用一已知電動勢和內(nèi)阻的標準電池組，通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動勢的測量值與已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測量值總是偏大若測量過程無誤，則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是_(填選項前的字母)A電壓表內(nèi)阻的影響B(tài)滑動變阻器的最大阻值偏小CR1的實際阻值比計算值偏小DR0的實際阻值比標稱值偏大解析(1)由電流表的改裝知識可知，R1 .(2)如圖所示(3)根

7、據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合逐差法可知r1R0，r2R0，r3R0，r4R0.故rR0 .逐差法在計算中體現(xiàn)的主要優(yōu)點是：充分利用已測得的數(shù)據(jù)(4)根據(jù)題意可知，內(nèi)阻的測量值為r測R0，因此，電壓表的內(nèi)阻、滑動變阻器的阻值對測量結(jié)果無影響若R1的實際值比計算值偏小，則改裝后的電流表示數(shù)偏小，導致內(nèi)阻測量值偏大根據(jù)內(nèi)阻測量值的表達式可知，R0的實際值比標稱值偏大，也會導致內(nèi)阻測量值偏大故選C、D.答案(1)(2)見解析圖(其他正確連接同樣可以)(3)充分利用已測得的數(shù)據(jù)(4)CD學生用書P143測量電動勢和內(nèi)阻的其他方法1安阻法用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖，測量原理為：EI1(R1r)，EI2(

8、R2r)，由此可求出E和r，此種方法使測得的電動勢無偏差，內(nèi)阻偏大若已知電流表A的阻值可消除測內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差2伏阻法用一個電壓表和電阻箱測量，電路如圖，測量原理為：EU1r，EU2r，由此可求出r和E，此種方法測得的電動勢和內(nèi)阻均偏小(2014·高考新課標全國卷)利用如圖甲所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R( )，電阻R0( )，電阻R1( )，電流表A(量程為200 mA，內(nèi)阻為RA )，開關S.實驗步驟如下：將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關S；多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱相應的阻值R；以為縱坐標，R為橫坐標，作 R圖線(用直線擬

9、合)；求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b.回答下列問題：(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則與R的關系式為_(2)實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R 時電流表的示數(shù)如圖乙所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表答：_，_.R/I/A/A1(3)在圖丙的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k_A1·1，截距b_A1.(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E_V，內(nèi)阻r_.解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：EIRA(RR0r)將R0 ，R1 ，RA 代入上式得R(5.0r)(2) A1.(3)由 R關系式可知k，截距b(5.0r)；由給出的數(shù)據(jù)作出圖象，連線時使盡可能多的點在同一直

10、線上，不在直線上的點要均勻分布在直線兩側(cè)由圖象可知，k A1·1，b A1.(4)電源電動勢E V，電源內(nèi)阻r .答案(1)R(r)(2)(3)見解析圖(4)總結(jié)提升(1)本實驗是用安阻法測電動勢和內(nèi)阻，R1起到給電流表擴程的作用，R0起保護作用，要完成實驗測量，R1、R0、A的阻值必須已知(2)數(shù)據(jù)分析時，首先根據(jù)歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點，列出與R的關系式，再進一步明確R圖象截距、斜率的物理意義，問題即可得到解決學生用書P144，若有兩只電壓表V1、V2量程相同，內(nèi)阻分別為RV1、RV2，且RV1RV2；兩只電流表A1、A2量程相同，內(nèi)阻分別為RA1、RA2，且RA1RA2，在實

11、驗中，為了使E、r的測量值更精確一些，選擇的電表應該是()AV1與A1BV1與A2CV2與A1 DV2與A2解析：選AB.由于電壓表有分流作用，所以電阻越大分流作用越小，測量結(jié)果越精確一些，故選項A、B正確2.某實驗小組利用如圖所示電路測定一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)電阻，備有下列器材：待測電池， V( V)電流表，量程3 mA電流表， A電壓表， V電壓表，量程3 V滑動變阻器，020 開關一個，導線若干(1)請選擇實驗中需要的器材_(填標號)(2)按電路圖將實物(如圖甲所示)連接起來(3)小組由實驗數(shù)據(jù)作出的UI圖象如圖乙所示，由圖象可求得電源電動勢為_V，內(nèi)電阻為_.解析：(1)電流表量程3 V

12、的電壓表其他都是電路必需器材，故所需器材為：.(2)如圖所示(3)根據(jù)圖象得：E V，r .答案：見解析3(2015·開封模擬)利用如圖所示的電路可以較為準確地測量未知電源的電動勢圖中Ex為待測電源，ES為標準電源(電動勢ES已準確測出)，E為工作電源，為電路提供電流G為零刻度在中央的靈敏電流計，AB為一根粗細均勻的電阻絲，C、D為AB上的兩個活動接觸點，可以在電阻絲上移動，與電阻絲AB平行放置的還有一把刻度尺，可以測出C、D之間的長度實驗步驟如下：(1)按圖連接好電路，讓K1處于斷開狀態(tài)，K2處于兩個觸點都不接的狀態(tài)；(2)先閉合K1，調(diào)整RP至合適位置；(3)將K2擲于1位置，調(diào)

13、整C、D觸頭使電流計指針指向零刻度，記下_；(4)將K2擲于2位置，重新調(diào)整C、D位置，使_，并記下_；(5)斷開K1，計算待測電源的電動勢的表達式為Ex_.解析：(3)由題意知應記下C、D間的長度L1.(4)使電流計指針指向零刻度，并記下此時C、D間的長度L2.(5)根據(jù)電阻定律R，由電路特點可得I，聯(lián)立可得，ExES.答案：(3)C、D間的長度L1(4)電流計指針指向零刻度C、D間的長度L2(5)ES4.甲(2013·高考安徽卷)根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖甲所示電路可以測定電池的電動勢和內(nèi)電阻圖中R0是定值電阻，通過改變R的阻值，測出R0兩端的對應電壓U12，對所得的實驗數(shù)據(jù)進行

14、處理，就可以實現(xiàn)測量目的根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在R坐標系中描出坐標點，如圖乙所示已知R0150 ，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理乙(1)圖乙中電阻為_ 的數(shù)據(jù)點應剔除；(2)在坐標紙上畫出R關系圖線；(3)圖線的斜率是_(V1·1)，由此可得電池電動勢Ex_V.解析：(1) 的點偏離圖線較遠，偶然誤差較大應剔除(2)連接各點成直線時，盡量讓點均勻分布在直線的兩側(cè)，如圖：(3)由圖象可得，圖線的斜率是k 44(V1·1)由閉合電路歐姆定律可得電路中的電流為：IR0兩端的電壓U12IR0故即 44將R0150 代入上式可得：Ex V.答案：(1)(2)見解析圖(3) 445(2015·

15、;濰坊聯(lián)考)一同學要測量某電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗器材如下：A電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻約為3 k)B電壓表V2( V，內(nèi)阻約為2 k)C定值電阻R0，阻值為5 D滑動變阻器R，最大阻值為10 E導線和開關(1)根據(jù)圖甲所示實驗電路，在圖乙中完成實物電路的連接(2)實驗中移動滑動變阻器觸頭，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2，繪出U1U2圖象如圖所示，則電源的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.解析：(1)連接實物電路圖時，注意電流的走向先將R0與滑動變阻器串聯(lián)起來，再將電壓表V1并聯(lián)在電源和開關兩端，電壓表V2并聯(lián)在R0兩端(2)電壓表V1測量電源的路端電壓，電壓表V2的示數(shù)與R0的阻值之比

16、為通過電源的電流，由閉合電路歐姆定律可知，U1Er，所以U1U2圖線在縱軸上的截距為電源的電動勢，故E V；U1U2圖線斜率的絕對值為，所以電源的內(nèi)阻r .答案：(1)如圖所示(2)6.甲為測定某電源的電動勢E、內(nèi)阻r以及一段電阻絲的電阻率，設計了如圖甲所示的電路ab是一段電阻率較大的粗細均勻的電阻絲，R0是阻值為2 的保護電阻，滑動片P與電阻絲始終接觸良好實驗中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑為d ，閉合開關S，調(diào)節(jié)P的位置，記錄aP的長度x和對應的電壓U、電流I的數(shù)據(jù)，并求得的數(shù)值，如下表所示：x(m)U(V)I(A)U/I()(1)請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙上描點連線作UI關系圖象，根據(jù)該圖象，可得電源的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出的x關