學(xué)案 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

1、學(xué)案 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻【知識(shí)整合】1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。圖 12實(shí)驗(yàn)原理：（1）用電壓表、電流表、可變電阻（如滑動(dòng)變阻器）測(cè)量。如圖1所示：測(cè)出兩組_值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。原理公式：_（2）用電流表、電阻箱測(cè)量。如圖2所示：圖2測(cè)出兩組_值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。原理公式：_（3）用電壓表、電阻箱測(cè)量。如圖3所示：測(cè)出兩組_值，就能算出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。圖3原理公式：_這幾種方法均可測(cè)量，下面我們以圖1所示的方法介紹實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。3實(shí)驗(yàn)器材：電池（待測(cè)電源）、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線，坐標(biāo)紙。4實(shí)驗(yàn)步驟：（1）確定電流表、電壓表的量程，按照電路原理

2、圖把器材連接好。（2）把滑動(dòng)變阻器滑片移到電阻最大的一端。（3）閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電壓表和電流表的讀數(shù)，用同樣方法測(cè)量并記錄幾組I、U值。（4）斷開(kāi)電鍵，整理好器材。（5）數(shù)據(jù)處理：在坐標(biāo)紙上作UI圖，求出E、r5注意事項(xiàng)：（1）實(shí)驗(yàn)電路圖：安培表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后與伏特表并聯(lián)。（2）測(cè)量誤差：E、r測(cè)量值均小于真實(shí)值。（3）安培表一般選00.6A檔，伏特表一般選03V檔。（4）電流不能過(guò)大，一般小于0.5A?！局仉y點(diǎn)闡釋】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是本實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)難點(diǎn)。原則上，利用兩組數(shù)據(jù)便可得到結(jié)果，但這樣做誤差會(huì)比較大，為此，我們可以多測(cè)幾組求平均，也可以將數(shù)據(jù)描在圖

3、上，利用圖線解決問(wèn)題。利用圖線處理數(shù)據(jù)時(shí)，要明確：（1）圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流強(qiáng)度I增大時(shí)，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U=E-Ir。也就是說(shuō)它所反映的是電源的性質(zhì)，所以也叫電源的外特性曲線。（2）電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U-I圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。實(shí)驗(yàn)中至少得到5組以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)在圖上擬合出一條直線。要求：使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。將圖線兩側(cè)延長(zhǎng)，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它的數(shù)值就是電源電動(dòng)

4、勢(shì)E。橫軸截距點(diǎn)（路端電壓U=0）意味著短路情況，它的數(shù)值就是短路電流。說(shuō)明：兩個(gè)截距點(diǎn)均是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的。由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開(kāi)始，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。【典型例題】例1：在測(cè)一節(jié)干電池（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻約為2）的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選：A電壓表量程為15V，B電壓表量程為3V，A變阻器為（20，3A），B變阻器為（500，0.2A）。電壓表應(yīng)該選 （填A(yù)或B），這是因?yàn)?。變阻器應(yīng)該選 （填A(yù)或B），這是因?yàn)?。例2：如圖圖中R為

5、已知電阻，Rx為待測(cè)電阻，K1為單刀單擲開(kāi)關(guān)，K2為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，V為電壓表（內(nèi)阻極大），E為電源（內(nèi)阻不可忽略）?，F(xiàn)用圖中電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻Rx。（1）寫(xiě)出操作步驟：（2）由R及測(cè)得的量，可得E= ，Rx= 。例3：測(cè)量電源B的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5）。器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.5A的電流表A（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4，滑線變阻器R/，電鍵K，導(dǎo)線若干。畫(huà)出試驗(yàn)電路原理圖。圖中的元件需要用題目中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出E= ，r= （用I1、I2、U1

6、、U2及R表示）【課堂練習(xí)】1在“伏安法測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻”實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器電阻大小，測(cè)量并記錄多阻端電壓和相應(yīng)電流值，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，與預(yù)想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)分析，他所連接的電路可能是下列電路圖中的 （ ）U/V0.600.700.800.901.001.10I/A0.180.210.250.270.300.332某同學(xué)利用如圖（1）所示電路測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很小，均可以忽略不計(jì)閉合電鍵S后，變阻器的滑片P由變阻器的一端滑到另一端的過(guò)程中，兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化情況分別如圖（2）的U-I圖象中直線a、b所示（1）若

7、滑片P由變阻器的一端滑到另一端的過(guò)程中，電壓表的示數(shù)一直增大，可知滑動(dòng)端P由_端滑到_端；（用電路圖中的字母表示）（2）用畫(huà)線代表導(dǎo)線，將上面實(shí)物圖中各元件按圖（1）連接成實(shí)驗(yàn)電路；（3）通過(guò)分析可知，其中圖（2）中圖線_（填a或b）表示電壓表示數(shù)隨電流表A示數(shù)變化關(guān)系；（4）根據(jù)UI圖象中坐標(biāo)軸所標(biāo)出的數(shù)據(jù)，可以求出電源電動(dòng)勢(shì)E_，內(nèi)阻r_（用圖中給出的坐標(biāo)值表示）（2）圖9（2）（2）3用電流表和電壓表測(cè)二節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，讀得的各組數(shù)據(jù)用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上，如圖甲所示。乙（1）根據(jù)各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)在圖上描出UI圖線。由此求得：E=_V，r=_。（均保留二位有效數(shù)字）。（2）把

8、圖乙的實(shí)驗(yàn)器材連成實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的線路。4 用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。所給的器材有：A電壓表V：0315VB電流表A：00.63AC變阻器R1（總電阻20）D變阻器R2（總電阻100） 以及電鍵S和導(dǎo)線若干。（1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。（標(biāo)明變阻器規(guī)格）（2）圖的UI圖上是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的7組數(shù)據(jù)標(biāo)出的點(diǎn)。請(qǐng)你完成圖線，并由圖線求出E= V，r= 。（3）若只選用兩組數(shù)據(jù)，用歐姆定律算出E、r，有可能誤差較大，若選用第 和第 組數(shù)據(jù)誤差最大。5（04，宣武區(qū)）在利用伏安法測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)際連線圖，如圖a所示。（電流表A：00.63A，電壓表V：0315V）圖a圖b

9、 （1）經(jīng)仔細(xì)檢查、診斷知，該圖中有兩處不太合理的連線那么，這兩處不太合理的連線對(duì)應(yīng)的編號(hào)是 。 （2）若利用改正后的正確的連線圖，實(shí)驗(yàn)后，測(cè)得數(shù)據(jù)，并畫(huà)出電源的輸出特性圖像（UI圖）如圖b。則該電源的電動(dòng)勢(shì)為 ，電源內(nèi)阻為 。6（05，文普春） （1）通常用的游標(biāo)卡尺，在游標(biāo)尺上有20個(gè)小等分刻度，它們的總長(zhǎng)度為19mm，它的每一分度與主尺的最小分度1mm相差mm。如圖所示為用20分度的卡尺測(cè)量一金屬鋼筆桿某處的直徑的示數(shù)，則鋼筆桿此處的直徑為 mm。（2）將一銅片和一鋅片分別插入一個(gè)蘋(píng)果內(nèi)，就構(gòu)成了簡(jiǎn)單的“水果電池”，其電動(dòng)勢(shì)約為1.5V?？墒沁@種電池并不能點(diǎn)亮手筒上額定電壓為1.5V、額

10、定電流為0.3A的小燈泡，原因是通過(guò)小燈泡的電流太小了，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得還不足3mA?，F(xiàn)使用量程合適的電壓表、電流表以及滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材，盡量精確地測(cè)定“水果電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻請(qǐng)畫(huà)出應(yīng)采用的電路原理?；瑒?dòng)變阻器有兩種規(guī)格：A（010）、B（03k）。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器?為什么?答： 。在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)電壓表的示數(shù)U與電流表的示數(shù)I的值，經(jīng)描點(diǎn)、連線得到的U一I圖象如圖所示。根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，得到“水果電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E=_V，r=_。7在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)所用電路圖如圖（1）和測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：123456U/V1.421.361.081.211

11、.141.07I/A0.040.080.120.160.200.24圖（1）0.200 1.00U/VI/A1.50圖（2）實(shí)驗(yàn)誤差分系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差主要是由_引起的。用畫(huà)U-I圖線求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的優(yōu)點(diǎn)在于可以盡量減小實(shí)驗(yàn)的_誤差。在圖（2）給出的UI坐標(biāo)系中用給出的數(shù)據(jù)畫(huà)出UI圖線（橫、縱坐標(biāo)的起點(diǎn)已經(jīng)規(guī)定好），從圖象中可以發(fā)現(xiàn)該同學(xué)記錄的第_組數(shù)據(jù)有誤。求得電動(dòng)勢(shì)E=_V，內(nèi)阻r=_（均保留2位有效數(shù)字）。8為了測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，現(xiàn)準(zhǔn)備了下列器材：待測(cè)干電池（電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻約1.0）電流表G（滿(mǎn)偏電流3.0mA內(nèi)阻10）安培表A（量程00.6A，內(nèi)

12、阻約為0.5）滑動(dòng)電阻器R1（020，10A）滑動(dòng)電阻器R2（0100，1A）定值電阻R3=990開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干（1）為了能準(zhǔn)確進(jìn)行測(cè)量，也為了操作方便，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是 。（2）請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖。（3）如圖為某同學(xué)根據(jù)正確的電路圖做出的I1I2圖線（I1為電流表的示數(shù)，I2為安培表的示數(shù)），由該圖線可得被測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)E=_V，內(nèi)阻r=_。參考答案例1：解析 電動(dòng)勢(shì)為1.5V，而A電壓表量程為15 V，若用A則很難精確讀數(shù)，誤差太大。B變阻器電阻太大而額定電流過(guò)小，調(diào)節(jié)不方便。答案：B 、A電壓表量程過(guò)大，讀數(shù)誤差較大；A 、B變阻器額定電流過(guò)小，調(diào)節(jié)不方便。例2：解析 本題主要

13、考查電路的連線，和電路的識(shí)別，電路結(jié)構(gòu)的熟練程度。答案：（1）K1斷開(kāi)，K2接到a端，記下電壓表的讀數(shù)U1K2接到a端，K1閉合，記下電壓表的讀數(shù)U2K1仍閉合，K2接到b端，記下電壓表的讀數(shù)U3（2）U1；Rx=例3：解析 固定電阻器保護(hù)電阻作用，滑動(dòng)電阻器用限流接法就可以，原理圖如圖所示。根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得 E= U1+I1（r+R） E= U2+I2（r+R）解得E=，r=R答案：如圖E=，r=R課堂練習(xí)：1 B2答案：（1）d，c； （2）如圖連接；（3）a； 解析：（1）由原理圖可知電壓表的示數(shù)一直增大，說(shuō)明電路中總電流增大，故滑片由d到c；（3）路端電壓隨電路中電流增大而減小，故a圖表示電壓表示數(shù)隨電流表A示數(shù)變化關(guān)系。 3答案：（1） =2.962.98V， r=0.940.96 （2）見(jiàn)右圖解析：（1）E=Ir+U I0 ，Vtg= r 如圖圖1053所示。所以E=2.962.98V，r=0.940.96（2）連線要注意上柱