實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻

實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二【實驗?zāi)康摹?．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．2．學(xué)會用圖象法求電動勢和內(nèi)阻．【實驗原理】1．如圖實Ⅸ－1甲所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值．抓綱扣本·落實基礎(chǔ)第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二2．用圖象法來處理數(shù)據(jù)，即在坐標紙上以I為橫坐標，U為縱坐標，用測出的幾組I、U值畫出U－I圖象，如圖實Ⅸ－1乙所示，直線跟縱軸交點即為電動勢的值，圖線的斜率的絕對值即為內(nèi)阻r的值．第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二【實驗器材】電壓表、電流表、滑動變阻器、干電池、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標紙、鉛筆．【實驗過程】1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按圖實Ⅸ－1甲所示連接好電路．2．把滑動變阻器的滑片移動到左端，使有效電阻最大．3．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣的方法測量幾組I、U數(shù)據(jù)，將記錄的數(shù)據(jù)填入表格中．第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二4．?dāng)嚅_開關(guān)，整理好器材．5．處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖象法兩種方法求出電動勢和內(nèi)電阻的值．【誤差分析】1．偶然誤差(1)由讀數(shù)不準和電表線性不良引起誤差．(2)用圖象法求E和r時，由于作圖不準確造成的誤差．(3)測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化．第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二2．系統(tǒng)誤差由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差．(1)如圖實Ⅸ－1甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋IA)r，其中電壓表示數(shù)U是準確的電源兩端電壓．而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大．當(dāng)電壓表示數(shù)為零時，IV＝0，IA＝I短，短路電流測量值＝真實值．如圖實Ⅸ－2所示，可知E測＜E真，r測＜r真．第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二(2)若采用如圖實Ⅸ－3甲所示的電路，IA為電源電流真實值，理論上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大．當(dāng)電流為零時，UA＝0，電壓為準確值，等于E，如圖實Ⅸ－3乙所示，可知E測＝E真，r測＞r真．第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二【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(選用已使用過一段時間的1號干電池)．2．干電池在大電流放電時，電動勢會明顯下降，內(nèi)電阻會明顯增大，因此在實驗中不要將電流I調(diào)得過大，讀數(shù)要快，每次讀完立即斷電．3．在畫U－I

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)，個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮．第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二4．干電池內(nèi)阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫U－I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標I必須從零開始)．但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流Im，不過斜率的絕對值仍是電源的內(nèi)電阻．第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二［例1］(2013·保定統(tǒng)考)用電流表和電壓表測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻(電動勢約為1.5V，內(nèi)阻為1Ω以下)．除給出的電池、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：A．直流電流表(0～0.6A～3A)；B．直流電流表(量程為5A)；C．直流電壓表(0～3V～15V)；D．直流電壓表(量程為2V)；剖題探法·突破考點考點一實驗儀器的選擇及數(shù)據(jù)處理第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二E．滑動變阻器(阻值范圍為0～20Ω，額定電流為2A)；F．滑動變阻器(阻值范圍為0～1000Ω，額定電流為0.1A)．(1)為了得到盡可能好的實驗效果，實驗中電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．請你畫出實驗電路的原理圖．(填器材前的字母序號)(2)實驗中測得數(shù)據(jù)如下表所示，請在圖實Ⅸ－4中作出U－I圖線．根據(jù)圖線可知：電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二(3)若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，可利用公式E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r算出E和r，這樣做可能得出誤差較大的數(shù)值．則選用第________組和第________組數(shù)據(jù)，求出的E和r誤差最大．[解析]

(1)電源的電動勢為1.5V，電壓表選量程為2V的D；實驗中通過電池的電流不能太大，電流表選0～0.6A即可，故選A；滑動變阻器選20Ω的即可起到調(diào)節(jié)的作用．電流表的內(nèi)阻未知，且電源的內(nèi)阻較小，故電路設(shè)計如圖所示．第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二(2)描點作圖如圖所示，圖線是一條斜直線．其中第4組讀數(shù)對應(yīng)點的偶然誤差過大，作直線時應(yīng)剔除．同時為使直線布列合理，使縱坐標從1.00V開始記刻度．由圖象得：E＝1.45V(±0.02V)，r＝0.70Ω(±0.03Ω)．第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二(3)利用兩組數(shù)據(jù)解方程組E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r求得E、r，就等效于在坐標系中選用(U1，I1)、(U2，I2)作U－I圖象求得E、r.故知選用第3組和第4組數(shù)據(jù)解出的E、r的誤差最大．[答案]

(1)A

D

E電路圖見解析(2)U－I圖線見解析1.45(±0.02)

0.70(±0.03)

(3)3

4第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二［例2］(2012·福建理綜)某研究性學(xué)習(xí)小組欲測定一塊電池的電動勢E.(1)先直接用多用電表測定該電池電動勢．在操作無誤的情況下，多用電表表盤示數(shù)如圖實Ⅸ－5，其示數(shù)為________V.考點二實驗的創(chuàng)新設(shè)計第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二③從圖線中可求得E＝________V.第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二[解析]

(1)由多用電表的選擇開關(guān)知選用的是直流10V擋，則其分度值為0.2V，根據(jù)“半格估讀法”可讀得結(jié)果為9.4V.(2)①根據(jù)電路圖，實物連線如圖所示第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二②描點、連線，注意使所畫出的直線盡可能多的通過所描出的點或使所描出的點均勻分布在直線的兩側(cè)．如下圖所示．第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二[答案]

(1)9.4

(2)①②見解析③9.5～11.1均可第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二1．某同學(xué)用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時，所用滑動變阻器的阻值范圍為0～20Ω，連接電路的實物圖如圖實Ⅸ－8所示．該學(xué)生接線中錯誤的和不規(guī)范的做法是達標訓(xùn)練·技能過關(guān)第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二A．滑動變阻器不起變阻作用B．電流表接線有錯C．電壓表量程選用不當(dāng)D．電壓表接線不妥答案

ABD第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二2．用圖實Ⅸ－9所示電路測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻．電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保護作用．除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有：第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二a．電流表(量程0.6A、3A)；b．電壓表(量程3V、15V)；c．定值電阻(阻值1Ω、額定功率5W)；d．定值電阻(阻值10Ω、額定功率10W)；e．滑動變阻器(阻值范圍0～10Ω、額定電流2A)；f．滑動變阻器(阻值范圍0～100Ω、額定電流1A)那么：(1)要正確完成實驗，電壓表的量程應(yīng)選擇________V，電流表的量程應(yīng)選擇________A；R0應(yīng)選擇________Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是________Ω的滑動變阻器．第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二(2)實驗測得的6組數(shù)據(jù)已在U－I圖中標出，如圖實Ⅸ－10所示，請你根據(jù)數(shù)據(jù)點位置完成U－I圖線，并由圖線求出該電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二解析

(1)一節(jié)干電池的電動勢為1.5V，故電壓表選3V的量程；實驗中，通過電池的電流不能太大，所以電流表選0.6A的量程．定值電阻若選10Ω，則電路中電流太小，故定值電阻選1Ω；滑動變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就行，取0～10Ω就能很好地控制電路中的電流和電壓，故滑動變阻器選0～10Ω.第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二答案

(1)3

0.6

1

0～10

(2)U－I圖象見解析1.50

0.88(0.80～0.90均算對)第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二3．(2013·沈陽質(zhì)檢)某同學(xué)對實驗室的一個多用電表中的電池進行更換時發(fā)現(xiàn)，里面除了一節(jié)1.5V的干電池外，還有一個方形的電池(層疊電池)．為了測定該電池的電動勢和內(nèi)電阻，實驗室中提供如下器材：第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二答案

9.0

10第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二4．(2012·重慶理綜)某中學(xué)生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池，他們測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r，并探究電極間距對E和r的影響．實驗器材如圖實Ⅸ－12所示．第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二(1)測量E和r的實驗方案為：調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，依據(jù)公式____________，利用測量數(shù)據(jù)作出U－I圖象，得出E和r.(2)將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對測量結(jié)果的影響，請在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路．(3)實驗中依次減小銅片與鋅片的間距，分別得到相應(yīng)果汁電池的U－I圖象如圖實Ⅸ－13中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在該實驗中，隨電極間距的減小，電源電動勢________(填“增大”、“減小”或“不變”)，電源內(nèi)阻________(填“增大”、“減小”或“不變”)．第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二曲線(c)對應(yīng)的電源電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.當(dāng)外電路總電阻為2500Ω時，該電源的輸出功率P＝________mW.(均保留三位有效數(shù)字)第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期二答案

(1)U＝E－Ir

(2)見圖(3)不變增大0.975

478

0.26