5 學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

1、5學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)用伏安法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻2學(xué)會(huì)用“公式法”和“圖像法”處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)二、實(shí)驗(yàn)原理改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測(cè)出至少兩組I、U數(shù)據(jù)，代入方程EUIr，可得到方程組EU1I1r，EU2I2r解此方程組可求得電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻r.圖2­5­1三、實(shí)驗(yàn)器材待測(cè)電池一節(jié)，電流表(00.6 A)、電壓表(03 V)各一塊，滑動(dòng)變阻器一只，開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線若干，鉛筆，坐標(biāo)紙一、實(shí)驗(yàn)步驟1確定電流表、電壓表的量程，按圖2­5­2連接好電路，并將滑動(dòng)變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端2閉合開(kāi)關(guān)S，接通電路，將滑動(dòng)

2、變阻器的滑片由一端向另一端移動(dòng)，從電流表有明顯讀數(shù)開(kāi)始，記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)3同樣的方法，依次記錄多組U、I值4斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，拆除電路圖2­5­2二、數(shù)據(jù)處理1公式法利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如表所示.實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值E，r作為測(cè)量結(jié)果2圖像法把測(cè)出的多組U、I值，在U ­I圖中描點(diǎn)畫圖像，使U ­I圖像的直線經(jīng)過(guò)大多數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)或使各坐標(biāo)點(diǎn)大致分布在直線的兩側(cè)，如圖2&#

3、173;5­3所示，由UEIr可知：圖2­5­3(1)縱軸截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)E，橫軸截距等于外電路短路時(shí)的電流Im.(2)直線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻r.(3)若電源內(nèi)阻r0(理想電源)，則UE.三、誤差分析1偶然誤差主要來(lái)源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U­I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確2系統(tǒng)誤差主要原因是未考慮電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比實(shí)際的總電流(即流過(guò)電源的電流)要小一些U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況在U­I坐標(biāo)系中表示出來(lái)，如圖2­5­4所示，可見(jiàn)E測(cè)E真，r測(cè)r真圖2

4、3;5­4四、注意事項(xiàng)1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，宜選用舊電池和內(nèi)阻較大的電壓表2電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電電流不宜超過(guò)0.3 A，短時(shí)間放電電流不宜超過(guò)0.5 A因此實(shí)驗(yàn)中不宜將I調(diào)得過(guò)大，讀電表的示數(shù)時(shí)要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電3當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時(shí)，作圖像時(shí)，縱軸單位可取的小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開(kāi)始如圖2­5­5所示，此時(shí)圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢(shì)E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，求內(nèi)阻時(shí)要在直線上取相隔較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，用r求出圖2­5­54

5、為了提高測(cè)量的精確度，在實(shí)驗(yàn)中I、U的變化范圍要大一些，計(jì)算E、r時(shí)，U1和U2、I1和I2的差值要大一些5用伏安法測(cè)電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r時(shí)，可以設(shè)計(jì)成兩種電路甲乙圖2­5­6如圖2­5­6所示，在實(shí)驗(yàn)中我們選擇甲圖的原因有：依據(jù)閉合電路的歐姆定律EUIr，在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)路端電壓U和電源中的電流I，可以看出，甲圖中由于電壓表的分流作用，使電流表測(cè)得的不是真實(shí)的電源中的電流；乙圖中由于電流表的分壓作用，電壓表測(cè)得的不是真實(shí)的路端電壓這兩個(gè)電路都存在系統(tǒng)誤差，由于電流表的電阻和電源的內(nèi)阻差不多大，則乙圖測(cè)量的電源內(nèi)阻阻值和真實(shí)值相差太大故電流表的分壓作用不能忽

6、略，所以選用甲圖電路較好6儀器的選擇(1)電流表量程的選擇：量程要大于電源允許通過(guò)的最大電流，對(duì)于電池來(lái)講允許通過(guò)的最大電流是0.5 A故需要選00.6 A.(2)電壓表量程的選擇：量程要大于電源電動(dòng)勢(shì)，對(duì)一節(jié)干電池來(lái)講，電壓表量程在大于1.5 V的前提下越小越好(3)滑動(dòng)變阻器的選擇：滑動(dòng)變阻器的最大電阻為待測(cè)電阻的幾倍時(shí)較好，在該實(shí)驗(yàn)中因電源內(nèi)阻比較小，故滑動(dòng)變阻器選擇較小一點(diǎn)的即可實(shí)驗(yàn)探究1對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的考查為測(cè)量一電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻(1)下列三個(gè)電壓表中選一個(gè)改裝成量程為9 V的電壓表A量程為1 V、內(nèi)阻大約為1 k的電壓表B量程為2 V、內(nèi)阻大約為2 k的電壓表C量程為3 V、內(nèi)阻為3

7、 k的電壓表選擇電壓表_串聯(lián)_k的電阻可以改裝成量程為9 V的電壓表(2)利用一個(gè)電阻箱、一只開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線和改裝好的電壓表(此表用符號(hào)、或與一個(gè)電阻串聯(lián)來(lái)表示，且可視為理想電壓表)，在虛線框內(nèi)畫出測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理電路圖(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)原理電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀出電壓表示數(shù)為1.50 V時(shí)，電阻箱的阻值為15.0 ；電壓表示數(shù)為2.00 V時(shí)，電阻箱的阻值為40.0 ，則電源的電動(dòng)勢(shì)E_V、內(nèi)阻r_.【解析】(1)改裝電壓表時(shí)，其內(nèi)阻值要準(zhǔn)確告知，所以排除A、B而選C；再由閉合電路歐姆定律可知U(RVR串)，代入數(shù)據(jù)得R串6 k.(2)電路圖如圖所示：(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得

8、通式為，將U11.50 V、R115.0 及U22.00 V、R240.0 代入上式解得：E2.5 V、r10 .【答案】(1)C6(2)圖見(jiàn)解析(3)2.510實(shí)驗(yàn)探究2實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理在用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電流表和電壓表的內(nèi)阻分別為0.1 和1 k.下面分別為實(shí)驗(yàn)原理圖及所需的器件圖圖2­5­7(1)試在實(shí)物圖中畫出連線，將器件按原理圖連接成實(shí)驗(yàn)電路(2)一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見(jiàn)表試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖2­5­8中畫出U­I圖線根據(jù)圖像讀出電池的電動(dòng)勢(shì)E_V，根據(jù)圖像求出電池內(nèi)阻r_.I/A0.120.200.

9、310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05圖2­5­8【解析】(1)按照原理圖將實(shí)物連接如圖(2)根據(jù)表格中U、I數(shù)據(jù)，在方格紙U­I坐標(biāo)上找點(diǎn)描跡如圖，連直線時(shí)第四組數(shù)據(jù)(0.32 A,1.18 V)標(biāo)出的點(diǎn)應(yīng)該舍去，然后將直線延長(zhǎng)，交U軸于U11.47 V，此即為電源電動(dòng)勢(shì)；交I軸于I0.65 A，注意此時(shí)U21.00 V，由閉合電路歐姆定律得I.求得r 0.72 .【答案】(1)見(jiàn)解析(2)1.47±0.020.72±0.05學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十一)(建議用時(shí)：45分鐘)1(多選)用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)

10、和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96322135】A應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)電源，以使電壓表讀數(shù)變化明顯B應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過(guò)載D使滑動(dòng)變阻器阻值盡量大一些，測(cè)量誤差才小【解析】伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表，滑動(dòng)變阻器阻值不能太大，如果太大不便于調(diào)節(jié)【答案】BD2(多選)如圖2­5­9所示是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫出的U­I圖像，下列關(guān)于這個(gè)圖像的說(shuō)法中正確的是()圖2­5­9A縱軸截距表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)B橫軸截距

11、表示短路電流C根據(jù)r，計(jì)算出待測(cè)電源內(nèi)電阻為12 D電流為0.3 A時(shí)的外電阻是18 【解析】圖像與縱軸的交點(diǎn)，電流取值為0，此時(shí)為斷路狀態(tài)，截距即等于電源電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A對(duì)；但圖像與橫軸的交點(diǎn)處，電壓等于5.0 V，所以0.5 A是路端電壓為5.0 V時(shí)的電流，而不是短路電流，所以B錯(cuò)；根據(jù)r得：r2 ，所以C錯(cuò)；根據(jù)R 18 ，選項(xiàng)D對(duì)【答案】AD3(多選)在測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線，配合下列哪組儀器，可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96322136】A一只電流表和一個(gè)電阻箱B一只電流表、一只電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器C一只電壓表和一個(gè)電阻箱D一只電流表和一個(gè)滑動(dòng)變

12、阻器【解析】采用A選項(xiàng)，原理：EI1R1I1r，EI2R2I2r聯(lián)立可求得采用B選項(xiàng)，原理：EU1I1r，EU2I2r聯(lián)立可求得采用C選項(xiàng)，原理：EU1r，EU2r聯(lián)立可求得而D選項(xiàng)采用的滑動(dòng)變阻器因不知其阻值，所以無(wú)法求得【答案】ABC4在用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)的電源是兩節(jié)干電池串聯(lián)的電池組可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材如下：A電流表，量程00.6 A,03 AB毫安表，量程0100 mA,0100 AC電壓表，量程03 V,015 VD滑動(dòng)變阻器，01 000 ，0.1 AE滑動(dòng)變阻器，020 ，2 AF電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干甲乙圖2­5­10(1)為了盡

13、量得到較好的效果，電流表應(yīng)選_，量程應(yīng)選_，電壓表量程選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(2)如圖2­5­10有甲、乙兩個(gè)可供選擇的電路，應(yīng)選_電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中誤差是由于_表的讀數(shù)比實(shí)際值偏_所造成的【解析】(1)一般干電池允許通過(guò)的最大電流為0.5 A，故電流表應(yīng)該選A，其量程應(yīng)該選00.6 A兩節(jié)干電池串聯(lián)后的電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，故電壓表量程應(yīng)該選03 V滑動(dòng)變阻器的最大阻值只需要比電池組的內(nèi)阻大幾倍即可，故選擇E.(2)應(yīng)該選乙電路，電流表的內(nèi)阻和滑動(dòng)變阻器的阻值相差不大，其分壓作用不可忽略，而電壓表的內(nèi)阻相對(duì)滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)講大很多，其分流作用可以忽略，故選擇乙電路實(shí)驗(yàn)中電

14、壓表的示數(shù)是路端電壓，電流表的示數(shù)比干路中的電流略小，所以實(shí)驗(yàn)中的誤差是由于電流表的讀數(shù)比實(shí)際值偏小所造成的【答案】(1)A00.6 A03 VE(2)乙電流小 5某學(xué)生用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為020 ，連接電路的實(shí)物圖如圖2­5­11所示圖2­5­11(1)該學(xué)生接線中錯(cuò)誤的和不規(guī)范的做法是()A滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B電流表接線有錯(cuò)C電壓表量程選用不當(dāng)D電壓表接線不妥(2)在下面方框里畫出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的正確電路圖【解析】(1)在實(shí)物連線圖中，滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端接入電路了，滑片沒(méi)有接，所以移動(dòng)變阻器滑片時(shí)，

15、不會(huì)改變接入電路的電阻大小，變阻器不起變阻作用，選項(xiàng)A正確直流電表只允許電流從電表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，圖中電流表的正、負(fù)接線柱連接正確，所以選項(xiàng)B不符合題意圖中電源由一節(jié)干電池充當(dāng)，電動(dòng)勢(shì)是1.5 V，所以電壓表的量程應(yīng)選用03 V，圖中連接是正確的，所以選項(xiàng)C不符合題意圖中把電壓表直接和電池兩端并聯(lián)，這樣即使將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電壓表仍有示數(shù)，即開(kāi)關(guān)不能控制通過(guò)電壓表的電流，且電流從負(fù)接線柱流入，從正接線柱流出，所以電壓表的接線不妥，選項(xiàng)D符合題意(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)正確的電路圖應(yīng)該如圖所示【答案】(1)AD(2)電路圖見(jiàn)解析圖6某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖2­5­12(甲)所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖(乙)所示的R圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E_V，r_.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96322137】(甲) (乙)圖2­5­12【解析】由閉合電路歐姆定律可知：I，所以.由圖像可知，當(dāng)1.0 A1時(shí)，R2 ；當(dāng)3.0 A1時(shí)，R7.8 ，代入上式得：E2.9 V，r0.9 .【答案】2.90.97某同學(xué)在用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，串聯(lián)了一只2.5 的保護(hù)電阻R0，實(shí)驗(yàn)電路如圖2­5­13甲所示. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：963221