學(xué)生版_測電源的電動勢和內(nèi)阻(有答案)very_good(2)

1、電學(xué)實驗專題 測電源的電動勢和內(nèi)阻 一、實驗?zāi)康?測定電源的電動勢和內(nèi)阻2加深對閉合電路歐姆定律的理解3掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法二、實驗原理器材電壓表、電流表、滑動變阻器電壓表、電阻箱電流表、電阻箱電路原理E=U+IrE=U(1+r/R)E=I(R+r)還可以借助兩個電壓表(已知其中一個內(nèi)阻RV1)或兩個電流表(已知其中一個內(nèi)阻RG)測量。 ：在伏安法測量的實驗中，要注意以下事項：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干電池)2在實驗中不要將I調(diào)得過大,每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源,以免干電池在大電流放電時極化現(xiàn)象嚴(yán)重,使得E和r明顯變化.3要

2、測出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，然后用方程組求解，并求平均值4.在畫UI圖線時,要使盡可能多的點落在這條直線上.不在直線上的點應(yīng)對稱分布在直線兩側(cè),不要顧及個別離開直線較遠的點,以減小偶然誤差.5由于干電池的內(nèi)阻較小，路端電壓U的變化也較小，這時畫UI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(biāo)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，而圖線與縱軸的截距仍為電源電動勢，圖線斜率的絕對值仍為內(nèi)阻第 1 頁 共 8 頁 三、數(shù)據(jù)處理 方法一：聯(lián)立方程求解的公式法 方法二：描點作圖法 公式法：電流表、電壓表E=U+IrU路端電壓，I干電流

3、電流表、電阻箱E=I(R+r)I1、I2是電阻箱分別取和時電流表讀數(shù)電壓表、電阻箱E=U(1+r/R)U1、U2是電阻箱分別取和時電壓表讀數(shù)作圖法：直線方程縱軸截距斜率大小伏安法E=U+IrU=E-Ir U-I圖像Er=電阻箱、電流表法 E=I(R+r)1/I=R/E+r/E 1/I-R圖像r/E1/E電阻箱、電壓表法 E=U(1+r/R)1/U=r/E·1/R+1/E 1/U-1/R圖像1/Er/E1/R=E/r·1/U-1/r 1/R-1/U圖像-1/rE/rU=E-U/R·r U-U/R圖像ER四、誤差分析1由讀數(shù)不準(zhǔn)確和電表線性不良引起誤差2用圖象法求E和

4、r時，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差3由于實驗電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，引起的系統(tǒng)誤差。（電壓表分流、電流表分壓）測量方法系統(tǒng)誤差伏安法內(nèi)接法E測<E真r測<r真外接法E為真實值r測>r真安阻法E為真實值r測>r真伏阻法E測<E真r測<r真兩電流表法或兩電壓表法無系統(tǒng)誤差圖像分析法：采用如右圖所示的電路，在理論上EU(IVIA)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)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越大結(jié)論：(1)當(dāng)電壓表示數(shù)為零時，IV0，IAI短，短路電流測量值真實值(2)E測<E真(3)因為r測 ，所以r測&

5、lt;r真從電路上分析,由于實驗把變阻器的阻值R看成是外電路的電阻,因此伏特表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分,故實際測量出的是電池和伏特表這一整體的電動勢和等效內(nèi)阻(如圖中虛線所示),因為伏特表和電池并聯(lián),所以等效內(nèi)阻r測應(yīng)等于電池真實內(nèi)阻值r和伏特表電阻RV的并聯(lián)值,即r測r真.此時如果斷開外電路,則電壓表兩端電壓U等于電動勢測量值,即U=E測,而此時伏特表構(gòu)成回路,所以有UE真,即E測E真.圖像分析法：采用如右圖所示的電路，理論上有EUUAIAr，IA為電源電流真實值，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大， 結(jié)論：(1) 當(dāng)電流表示數(shù)為零時，IA0，斷路時電壓測量值=E真實值(2

6、)I短測<I短真(3)因為r ，所以r測>r真，r測為r和RA的串聯(lián)值，這時r測的測量誤差非常大從電路上分析，把滑動變阻器作為外電路,因此安培表應(yīng)看做內(nèi)電路的一部分, 故實際測量出的是電池和安培表這一整體的電動勢和等效內(nèi)阻(如圖中虛線所示) ，因為安培表和電池串聯(lián),所以等效內(nèi)阻r測應(yīng)等于電池真實阻值r真和安培表電阻RA之和,即r測=r真+RAr真,此時如果斷開外電路,則電流為零,安培表兩端電勢相等,等效電源的電動勢E測就是電源電動勢的真實值E真,即E測=E真.附：等效電源定理（戴維南定理）設(shè)沿虛線將電路隔離成左、右兩部分，左邊部分可以看作一個新的電源，新電源又叫做等效電源。虛線右邊

7、部分即為新電源的外電阻R。(1)對（甲）圖電路來說，新電源的電動勢為E=E，而內(nèi)電阻r=r+R0(2)對（乙）圖來說，新電源的電動勢為EE,而r=，例1.(2010·蘇北四市調(diào)研)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：(1)備有如下器材：A干電池1節(jié)； B滑動變阻器(020 )；C滑動變阻器(01 k)； D電壓表(03 V)；E電流表(00.6 A)； F電流表(03 A)；G開關(guān)、導(dǎo)線若干其中滑動變阻器應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_(只填器材前的序號)(2)為了最大限度地減小實驗誤差，請在虛線框中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)在圖

8、中畫出UI圖線，根據(jù)圖線得到被測電池的電動勢E_V，內(nèi)電阻r_. 123456I/A0.100.150.200.250.300.40U/V1.321.261.181.131.040.93VAESRR0例2(2009·安徽理綜）用右圖所示的電路，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：（a） 電流表（量程0.6A、3A）；（b） 電壓表（量程3V、15V）（c） 定值電阻（阻值1、額定功率5W）（d） 定值電阻（阻值10，額定功率10W）（e） 滑動變阻

9、器（陰值范圍0-10、額定電流2A）（f） 滑動變阻器（阻值范圍0-100、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 的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是 的滑動變阻器。（2）引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是 。例3.如圖甲所示的電路是實驗室測量電源的電動勢與內(nèi)阻的電路圖.(1)按照電路(甲)進行實驗,根據(jù)測得的U、I數(shù)據(jù),畫出UI圖象,如圖(乙)所示,則電動勢E= ,內(nèi)阻r= ,電動勢的測量值與真實值相比 (填“偏大”“相等”或“偏小”),內(nèi)阻的測量值與真實值相比 (填“偏大”“相等”或“偏小”).(2)如果在電路甲的適當(dāng)位置添加一只單刀

10、雙擲開關(guān),用來改變電壓表接入電路的方式,就能夠最大程度的消除誤差,請在虛線框內(nèi)畫出改進后的電路圖. (3)簡要寫出利用改進電路測量電動勢與內(nèi)阻實驗操作步驟.(4)實驗操作完成之后,利用圖象法處理數(shù)據(jù),在同一坐標(biāo)系中畫出了兩條直線甲與乙,縱橫軸截距分別是U1、U2和I1、I2,如圖所示,則電動勢E= ,內(nèi)阻r= .1.（2010·上海物理）某同學(xué)利用DIS，定值電阻、電阻箱等實驗器材測量電池a的電動勢和內(nèi)阻，實驗裝置如圖1所示，實驗時多次改變電阻箱的阻值，記錄外電路的總電阻阻值R，用電壓傳感器測得端電壓U，并在計算機上顯示出如圖2所示的關(guān)系圖線a，重復(fù)上述實驗方法測量電池b的電動勢和內(nèi)

11、阻，得到圖2中的圖線b. （1）由圖線a可知電池a的電動勢Ea=_V，內(nèi)阻ra=_W。（2）若用同一個電阻R先后與電池a及電池b鏈接，則兩電池的輸出功率pa_pb（填“大于”、“等于”或“小于”），兩電池的效率ha_hb（填“大于”、“等于”或“小于”）。2（2010·江蘇）在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于所用的電壓表（視為理想電壓表）的量程較小，某同學(xué)涉及了如圖所示的實物電路。w w w.ks5 u .c om（1）試驗時，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到_.（選填“最大值”、“最小值”或“任意值”）（2）改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值R0=10W的定值電阻兩端的電壓U，下列兩組R的

12、取值方案中，比較合理的方案是_.（選填1或2）方案編號電阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，繪出的圖像是一條直線。若直線的斜率為k，在坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動勢E= ，內(nèi)阻r= （用k、b和R0表示）3某同學(xué)為了較精確地測量某一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗室準(zhǔn)備了下列器材: A.待測干電池E(電動勢約為1.5 V,內(nèi)阻約為1 ) B.電流表G(滿偏電流3.0 mA,內(nèi)阻為100 ) C.電流表A(量程00.6 A,內(nèi)阻約為1 ) D.滑動變阻器R1(010 ,額定電流為2 A) E.滑動變阻

13、器R2(01 k,額定電流為1 A) F.定值電阻R0(阻值為900 ) G.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干(1)為了能比較準(zhǔn)確地進行測量,同時還要考慮操作的方便,實驗中滑動變阻器應(yīng)選 .(2)根據(jù)題意在圖中畫出該實驗所需要的電路圖.(3)根據(jù)電路圖,將實物圖連接起來,組成完整的電路.(4)如圖所示,是某同學(xué)根據(jù)正確的實驗得到的數(shù)據(jù)作出的圖線,其中,縱坐標(biāo)I1為電流表G的示數(shù),橫坐標(biāo)I2為電流表A的示數(shù),由圖可知,被測干電池的電動勢為 V,內(nèi)電阻為 (保留2位有效數(shù)字)4.某實驗小組要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室提供的實驗器材如下：A待測的干電池(電動勢約為1.5 V，內(nèi)電阻約為2 )B電壓表V1

14、(02 V，內(nèi)阻RV14 000 )C電壓表V2(02 V，內(nèi)阻RV2約為3 500 )D電流表A(03 A，內(nèi)阻0.1 )E電阻箱R1(09 999 )F滑動變阻器R2(0200 ，1 A)G開關(guān)和導(dǎo)線若干該小組根據(jù)以上實驗器材設(shè)計了如圖所示的電路來測量電源的電動勢和內(nèi)阻(1)請你根據(jù)實驗電路補充完整主要的實驗步驟：閉合開關(guān)_，記下V1的讀數(shù)U1，閉合開關(guān)_，斷開開關(guān)_，記下_(2)請你根據(jù)以上步驟記錄的物理量和已知的物理量寫出該干電池的電動勢和內(nèi)阻的表達式：E_.r_.(3)在現(xiàn)有器材的條件下，請你選擇合適的實驗器材，并設(shè)計出另一種測量干電池電動勢和內(nèi)阻的方案，在下邊方框中畫出實驗電路圖(

15、4)如果要求用圖象法處理你設(shè)計的實驗的數(shù)據(jù)，并能根據(jù)圖象較直觀地求出電動勢和內(nèi)阻，則較適合的函數(shù)表達式是_請你在下邊虛框中畫出此表達式對應(yīng)的大致圖象5.(2009·北京理綜)某同學(xué)通過查找資料自己動手制作了一個電池該同學(xué)想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6A，內(nèi)阻rg0.1)和若干導(dǎo)線(1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計圖甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來(2)接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄當(dāng)電阻箱的阻值R2.6時，其對

16、應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)1/I ；再制作R1/I 坐標(biāo)圖，如右圖所示，圖中已標(biāo)注出了(R，1/I )的幾個與測量對應(yīng)的坐標(biāo)點請你將與上圖乙所示的實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點也標(biāo)注在圖上(3)在圖上把描繪出的坐標(biāo)點連成圖線(4)根據(jù)描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E_V，內(nèi)電阻r_.6（2009·重慶理綜）硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。某同學(xué)用左圖所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系。圖中R0為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表。請根據(jù)左圖，用筆畫線代替導(dǎo)線將右圖的實驗器材連接成實驗電路。若電壓表的讀數(shù)為，則I mA； 實驗

17、一：用一定強度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動變阻器，通過測量得到該電池的U-I曲線a。見右圖由此可知電池內(nèi)阻 （填“是”或“不是”）常數(shù)，短路電流為 mA ，電動勢為 V。實驗二：減小實驗一中光的強度，重復(fù)實驗，測得U-I曲線b，見右圖.當(dāng)滑動變阻器的電阻為某值時，若實驗一中的路端電壓為1.5V。則實驗二中外電路消耗的電功率為 mW（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。7(2010·湖南省長沙市聯(lián)考)現(xiàn)有一種特殊的電池，它的電動勢E約為9V，內(nèi)阻r約為50.已知該電池允許輸出的最大電流為50mA，為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖a 所示的電路進行實驗，圖中電壓表的內(nèi)阻很大，對電路的

18、影響可不考慮，R為電阻箱，取值范圍09999，R0是定值電阻，起保護電路的作用(1)實驗室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格：A10 2.5 W B100 1.0 W C200 1.0 W D2 000 5.0 W本實驗應(yīng)選_(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電壓表的示數(shù)，改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖b所示的圖線(已知該直線在y軸的截距為0.1 V1)則根據(jù)該同學(xué)所作出的圖線可求得電池的電動勢E為_ V，內(nèi)阻r為_ .8.某研究性學(xué)習(xí)小組利用左圖所示電路測量電池的電動勢E和內(nèi)阻r.由于該電池的內(nèi)阻r較小,因此在測量電路中接入了一個阻值為2.00的定值電阻R0.(1)請根據(jù)實驗原理圖,將右圖實物連接成能夠完成實驗的電路.(2)實驗時,