試驗十 測定電源的電動勢和內(nèi)阻

1、一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?掌握伏安法測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法掌握伏安法測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法2掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻圖實圖實101圖實圖實102三、實驗器材三、實驗器材 電池電池(被測電源被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆四、實驗操作四、實驗操作1實驗步驟實驗步驟(1)電流表用電流表用0.6 A量程，電壓表用量程，電壓表用3 V量程，按圖實量程，按圖實91所示連接好電路所示連接好電路(2)把滑動變阻器的滑片移動到使接入電路的阻值最大的把滑動變阻器的滑片移動到使接入電路的阻值

2、最大的一端一端(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)用同樣方法測量幾組用同樣方法測量幾組I、U值，值，填入表格中填入表格中.第第1組組第第2組組第第3組組第第4組組第第5組組第第6組組U/VI/A(4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理本實驗中數(shù)據(jù)的處理方法，一是聯(lián)立方程求解的公式本實驗中數(shù)據(jù)的處理方法，一是聯(lián)立方程求解的公式法，二是描點畫圖法法，二是描點畫圖法方法一：方法一：取六組對應(yīng)的取六組對應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式U1

3、EI1r、U2EI2r、U3EI3r讓第讓第1式和第式和第4式聯(lián)立方程，第式聯(lián)立方程，第2式和第式和第5式聯(lián)立方程，第式聯(lián)立方程，第3式和第式和第6式式聯(lián)立方程，這樣解得三組聯(lián)立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電池，取其平均值作為電池的電動勢的電動勢E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r的大小的大小五、注意事項五、注意事項1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的干電池可選用已使用過一段時間的干電池2實驗中電流不宜過大，每次讀完實驗中電流不宜過大，每次讀完U和和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源斷開電源3測量數(shù)據(jù)不少于測量數(shù)

4、據(jù)不少于6組，且變化范圍要大些組，且變化范圍要大些4在畫在畫UI圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)個別偏離直線太遠(yuǎn)的點各點均勻分布在直線的兩側(cè)個別偏離直線太遠(yuǎn)的點可舍去不予考慮可舍去不予考慮5若電壓變化范圍較小，作圖線時，縱軸的刻度可不從若電壓變化范圍較小，作圖線時，縱軸的刻度可不從零開始，此時要注意零開始，此時要注意E和和r的確定的確定六、誤差分析六、誤差分析1由讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差由讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差2用圖象法求用圖象法求E和和r時，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差時，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差3測量過程中通電時

5、間過長或電流過大，都會引起測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化變化4電壓表和電流表的內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差電壓表和電流表的內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差例例1在用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻在用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中：的實驗中：(1)備有如下器材：備有如下器材：A干電池干電池1節(jié)；節(jié)；B滑動變阻器滑動變阻器(020 )；C滑動變阻器滑動變阻器(01 k)；D電壓表電壓表(03 V)；E電流表電流表(00.6 A)；F電流表電流表(03 A)；G開關(guān)、導(dǎo)線若干開關(guān)、導(dǎo)線若干其中滑動變阻器應(yīng)選其中滑動變阻器應(yīng)選_，電流表應(yīng)選，電流表應(yīng)選_(只填器材前的序號只填

6、器材前的序號)(2)為了最大限度地減小實驗誤差，請在下面的虛線框中為了最大限度地減小實驗誤差，請在下面的虛線框中畫出該實驗最合理的電路圖畫出該實驗最合理的電路圖(3)某同學(xué)記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)某同學(xué)記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖實在圖實103中畫出中畫出UI圖線，根據(jù)圖線得到被測電池圖線，根據(jù)圖線得到被測電池的電動勢的電動勢E_V，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻r_.123456I/A0.100.150.200.250.300.40U/V1.321.261.181.131.040.93圖實圖實103解析解析(1)由于干電池的電動勢只有由于干電池的電動勢只有1.5 V，滑動變阻

7、器應(yīng)，滑動變阻器應(yīng)選選B，從測量的數(shù)據(jù)可以看出電流最大只有，從測量的數(shù)據(jù)可以看出電流最大只有0.4 A，電流表，電流表應(yīng)選應(yīng)選E.(2)電路圖如圖實電路圖如圖實104甲所示甲所示圖實圖實104(3)作出的作出的UI圖象如圖實圖象如圖實104乙所示，從圖象上可以乙所示，從圖象上可以看出在看出在U軸上的截距為軸上的截距為1.45 V，即電源的電動勢為，即電源的電動勢為1.45 V圖象斜率的絕對值為：圖象斜率的絕對值為：kU/I0.65/0.5 1.3 .答案答案(1)BE(2)如圖實如圖實94甲所示甲所示(3)UI圖象如圖實圖象如圖實104乙所示乙所示1.451.3例例2在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的

8、實驗中，由于所用電在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于所用電壓表壓表(視為理想電壓表視為理想電壓表)的量程較小，某同學(xué)設(shè)計了如圖實的量程較小，某同學(xué)設(shè)計了如圖實105所示的實物電路所示的實物電路 圖實圖實105(1)實驗時，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到實驗時，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到_(選填選填“最最大值大值”、“最小值最小值”或或“任意值任意值”)(2)改變電阻箱的阻值改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值，分別測出阻值R010 的定值電的定值電阻兩端的電壓阻兩端的電壓U.下列兩組下列兩組R的取值方案中，比較合理的方的取值方案中，比較合理的方案是案是_(選填選填“1”或或“2”)方案編號方案編號電阻箱的

9、阻值電阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.01下面給出多種用伏安法測電池電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)下面給出多種用伏安法測電池電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的處理方法，其中既能減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是方法是 ()A測出兩組測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組的數(shù)據(jù)，代入方程組EU1I1r和和EU2I2r，求出，求出E、rB多測幾組多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求，最后分別求出其平均值出其平均值C測出多組測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出的數(shù)據(jù)，畫出UI圖象，再根據(jù)圖圖象

10、，再根據(jù)圖象求出象求出E、rD測出多組測出多組I、U的數(shù)據(jù)，分別求出的數(shù)據(jù)，分別求出I和和U的平均值，的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E，再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻r解析：解析：測出多組測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出的數(shù)據(jù)，畫出UI圖象可消除某圖象可消除某次測量不準(zhǔn)造成的偶然誤差，選次測量不準(zhǔn)造成的偶然誤差，選C.答案：答案： C2用如圖實用如圖實106所示的電路測量所示的電路測量電池電動勢和內(nèi)電阻時，若有兩電池電動勢和內(nèi)電阻時，若有兩只電壓表只電壓表V1、V2量程相同，內(nèi)阻量程相同，內(nèi)阻分別為分別為RV1、R

11、V2，且，且RV1RV2；兩只電流表兩只電流表A1、A2量程相同，內(nèi)量程相同，內(nèi)阻分別為阻分別為RA1、RA2，且，且RA1RA2，在實驗中，為了使，在實驗中，為了使E、r的測量值更精確一些，選擇的電表可以是的測量值更精確一些，選擇的電表可以是 ()AV1與與A1BV1與與A2CV2與與A1 DV2與與A2圖實圖實106解析：解析：本實驗的系統(tǒng)誤差主要來源于電壓表內(nèi)阻對電本實驗的系統(tǒng)誤差主要來源于電壓表內(nèi)阻對電路的影響，電壓表內(nèi)阻越大，電流表所測電流越接近路的影響，電壓表內(nèi)阻越大，電流表所測電流越接近于干路中的電流的真實值，所測電池的內(nèi)阻也越接近于干路中的電流的真實值，所測電池的內(nèi)阻也越接近電

12、池內(nèi)阻的真實值，故電壓表選用內(nèi)阻大的好，而電電池內(nèi)阻的真實值，故電壓表選用內(nèi)阻大的好，而電流表內(nèi)阻對本實驗無影響，因為電流表內(nèi)阻與流表內(nèi)阻對本實驗無影響，因為電流表內(nèi)阻與R是串是串聯(lián)，不需知道聯(lián)，不需知道R與與RA的值，故電流表選用哪一個都可的值，故電流表選用哪一個都可以故選以故選A、B.答案：答案： AB3測量電源的電動勢及內(nèi)阻的實驗電路圖如圖實測量電源的電動勢及內(nèi)阻的實驗電路圖如圖實107(a)所示圖所示圖(b)中給出的器材有：待測電源中給出的器材有：待測電源(電動勢約電動勢約為為4 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為2 )，電壓表，電壓表(內(nèi)阻很大，有內(nèi)阻很大，有5 V、15 V兩個量程兩個量程)，

13、電流表，電流表(內(nèi)阻不計，有內(nèi)阻不計，有0.1 A、1 A兩個量兩個量程程)，滑動變阻器，滑動變阻器(阻值范圍阻值范圍010 )，開關(guān)另有導(dǎo)線，開關(guān)另有導(dǎo)線若干試按照圖若干試按照圖(a)中的電路在圖中的電路在圖(b)中畫出連線，將器中畫出連線，將器材連接成實驗電路材連接成實驗電路(要求正確選擇電表量程，以保證儀要求正確選擇電表量程，以保證儀器的安全并使測量有盡可能高的精確度器的安全并使測量有盡可能高的精確度)圖實圖實107解析：解析：電源電動勢約為電源電動勢約為4 V，所以電壓表選擇，所以電壓表選擇5 V的量程，的量程，估算通過電源的最大電流為估算通過電源的最大電流為I4/2 A2 A，所以電

14、流表選，所以電流表選擇擇1 A的量程；連線如圖所示的量程；連線如圖所示答案：答案：見解析圖見解析圖4要測量一電源的電動勢要測量一電源的電動勢E(小于小于3 V)和內(nèi)阻和內(nèi)阻r(約約1 )，現(xiàn)，現(xiàn)有下列器材：電壓表有下列器材：電壓表V(3 V和和15 V兩個量程兩個量程)、電阻箱、電阻箱(0999.9 )、定值電阻、定值電阻R03 、開關(guān)和導(dǎo)線某同、開關(guān)和導(dǎo)線某同學(xué)根據(jù)所給器材設(shè)計如圖實學(xué)根據(jù)所給器材設(shè)計如圖實108甲的實驗電路甲的實驗電路圖實圖實108(1)電路中定值電阻電路中定值電阻R0的作用是的作用是_(2)請根據(jù)圖甲電路，在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電請根據(jù)圖甲電路，在圖乙中用筆畫線代替

15、導(dǎo)線連接電路路(3)該同學(xué)調(diào)節(jié)電阻箱阻值該同學(xué)調(diào)節(jié)電阻箱阻值R，讀出對應(yīng)的電壓表讀數(shù)，讀出對應(yīng)的電壓表讀數(shù)U，得到兩組數(shù)據(jù)：得到兩組數(shù)據(jù)：R12.0 時時U12.37 V；R24.0 時時U22.51 V由這兩組數(shù)可求得電源的電動勢為由這兩組數(shù)可求得電源的電動勢為E_ V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為r_ .(4)為使最終測量結(jié)果更精確，在不改變實驗方法、不更為使最終測量結(jié)果更精確，在不改變實驗方法、不更換實驗器材的前提下，請你對該同學(xué)提一條建議換實驗器材的前提下，請你對該同學(xué)提一條建議_.答案：答案：(1)保護電源，防止短路保護電源，防止短路(2)見解析圖見解析圖(3)2.941.2(4)見解析見解析5某

16、同學(xué)想自己制作一個金屬溫度計，為此該同學(xué)從某同學(xué)想自己制作一個金屬溫度計，為此該同學(xué)從實驗室找到一個熱敏電阻，并通過查資料獲得該熱實驗室找到一個熱敏電阻，并通過查資料獲得該熱敏電阻的阻值敏電阻的阻值R隨溫度隨溫度t變化的圖線如圖實變化的圖線如圖實109甲甲所示該同學(xué)進行了如下設(shè)計：將一電動勢所示該同學(xué)進行了如下設(shè)計：將一電動勢E1.5 V(內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計)的電源、量程的電源、量程5 mA內(nèi)阻內(nèi)阻Rg100 的電流的電流表及電阻箱表及電阻箱R，及用該熱敏電阻作測溫探頭的電阻，及用該熱敏電阻作測溫探頭的電阻R，串成如圖乙所示的電路，把電流表的電流刻度改為串成如圖乙所示的電路，把電流表的電流刻度改

17、為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個簡單相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個簡單的的“金屬電阻金屬電阻溫度計溫度計”圖實圖實109(1)電流刻度較小處對應(yīng)的溫度刻度電流刻度較小處對應(yīng)的溫度刻度_；(填填“較較高高”或或“較低較低”)(2)若電阻箱阻值若電阻箱阻值R70 ，圖丙中，圖丙中5 mA刻度處對應(yīng)的溫刻度處對應(yīng)的溫度數(shù)值為度數(shù)值為_.解析：解析： (1)由閉合電路歐姆定律由閉合電路歐姆定律EIg(RRRg)，可見，可見電流越小電阻越大，而電阻越大溫度則越高，即電流刻電流越小電阻越大，而電阻越大溫度則越高，即電流刻度較小處對應(yīng)的溫度刻度應(yīng)該較高度較小處對應(yīng)的溫度刻度應(yīng)該較高(2)若電阻箱阻值若電阻箱阻值

18、R70 時，將數(shù)據(jù)帶入時，將數(shù)據(jù)帶入EIg(RRRg)得熱敏電阻的阻值得熱敏電阻的阻值R130 ，結(jié)合圖甲可知此時對，結(jié)合圖甲可知此時對應(yīng)的溫度數(shù)值為應(yīng)的溫度數(shù)值為30.答案：答案： (1)較高較高(2)306(2010廣東高考廣東高考)某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻池的電動勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R05 )一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，實驗原理圖如圖一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，實驗原理圖如圖實實1010(a)圖實圖實1010(1)在圖在圖(b)的實物圖中，已正確連接了部分電路，請完成的實物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接余下電路的連接(2)請完成下列主要實驗步驟：請完成下列主要實驗步驟：A檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零：調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零：調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示，讀得電阻值是所示，讀得電阻值是_；B將開關(guān)將開關(guān)