第七章 恒定電流 實驗九 測定電源的電動勢和內阻.

1、實驗九實驗九 測定電源的電動勢和內阻測定電源的電動勢和內阻 要點歸納要點歸納 【實驗目的實驗目的】 掌握用伏特表和安培表測量電池電動勢和內阻的掌握用伏特表和安培表測量電池電動勢和內阻的方法方法, ,學會利用圖象法處理數(shù)據(jù)的方法學會利用圖象法處理數(shù)據(jù)的方法. .【實驗原理實驗原理】1.1.實驗依據(jù)實驗依據(jù): :閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律2.2.實驗電路實驗電路: :如圖如圖1 1所示所示圖圖1 13.3.E E和和r r的求解的求解: :由由U U= =E E- -I Ir r得得4.4.作圖法數(shù)據(jù)處理作圖法數(shù)據(jù)處理, ,如圖如圖2 2所示所示. .21122112212211,IIUUr

2、IIUIUIErIEUrIEU解得圖圖2 2(1)(1)圖線與縱軸交點為圖線與縱軸交點為E E. .(2)(2)圖線與橫軸交點為圖線與橫軸交點為I I短短= .= .(3)(3)圖線的斜率表示圖線的斜率表示 圖線斜率的絕對值為電源內阻圖線斜率的絕對值為電源內阻r r的大小的大小; ;當當I I=0=0時時, ,U U= =E E, ,即圖線與縱軸的交點坐標值即圖線與縱軸的交點坐標值; ;當當U U=0=0時時, ,I I為短路時的電流為短路時的電流, ,即圖線與橫軸的交點坐標值即圖線與橫軸的交點坐標值. .但要但要注意注意, ,有時縱軸起點不是零有時縱軸起點不是零, ,這時圖線與橫軸的交點這時

3、圖線與橫軸的交點不是短路電流不是短路電流, ,圖線斜率的絕對斜仍是內阻值圖線斜率的絕對斜仍是內阻值, ,與縱與縱軸的交點坐標值仍為電源電動勢值軸的交點坐標值仍為電源電動勢值. .rE.IUr 特別提示特別提示【實驗器材實驗器材】 電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵、導電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵、導線若干、坐標紙線若干、坐標紙. .【實驗步驟實驗步驟】 1. 1.電流表用電流表用0.6 A0.6 A量程量程, ,電壓表用電壓表用3 V3 V量程量程, ,按圖按圖1 1連連接好電路接好電路. . 2. 2.把變阻器的滑片移動到使阻值最大的一端把變阻器的滑片移動到使阻值最大的一端.

4、. 3. 3.閉合開關閉合開關, ,調節(jié)變阻器調節(jié)變阻器, ,使電流表有明顯示數(shù)并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)( (I I1 1、U U1 1).).用同樣方法測量幾組用同樣方法測量幾組I I、U U值值. .填入表格中填入表格中. . 4. 4.斷開開關斷開開關, ,拆除電路拆除電路, ,整理好器材整理好器材. . 錦囊妙訣錦囊妙訣 滑動變阻器滑動變阻器為外電阻為外電阻, ,列表記錄兩表讀列表記錄兩表讀數(shù)數(shù), ,電壓變化便于作圖電壓變化便于作圖, ,U U軸起點要看清楚軸起點要看清楚, ,求解求解E E、r r要用要用UIUI圖圖. .【數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理】 本實驗中數(shù)據(jù)的處理

5、方法本實驗中數(shù)據(jù)的處理方法, ,一是聯(lián)立方程求解的一是聯(lián)立方程求解的公式法公式法, ,二是描點畫圖法二是描點畫圖法. .第第1 1組組第第2 2組組第第3 3組組第第4 4組組第第5 5組組第第6 6組組U U/V/VI I/A/A 方法一方法一 取六組對應的取六組對應的U U、I I數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), ,數(shù)據(jù)滿足的關數(shù)據(jù)滿足的關系式系式U U1 1= =E E- -I I1 1r r、U U2 2= =E E- -I I2 2r r、U U3 3= =E E- -I I3 3r r讓第讓第1 1式和式和第第4 4式聯(lián)立方程式聯(lián)立方程, ,第第2 2式和式和第第5 5式聯(lián)立方程式聯(lián)立方程, ,第第3

6、3式和第式和第6 6式聯(lián)立方程式聯(lián)立方程, ,這樣解得三組這樣解得三組E E、r r, ,取其平均值作為取其平均值作為電池的電動勢電池的電動勢E E和內阻和內阻r r的大小的大小. . 方法二方法二 以路端電壓以路端電壓U U為縱軸、干路電流為縱軸、干路電流I I為橫為橫軸建立軸建立U UI I坐標系坐標系, ,在坐標平面內描出各組在坐標平面內描出各組( (U U, ,I I) )值所對應的點值所對應的點, ,然后盡量多地通過這些點作一條直然后盡量多地通過這些點作一條直線線, ,不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側, ,則則直線與縱軸交點的縱坐標即是電池電動

7、勢的大小直線與縱軸交點的縱坐標即是電池電動勢的大小( (一次函數(shù)的縱軸截距一次函數(shù)的縱軸截距),),直線的斜率大小即為電池直線的斜率大小即為電池的內阻的內阻r r. .即即r r=| |.=| |.IU【誤差分析誤差分析】 用伏安法測電源電動勢和內阻的方法很簡單用伏安法測電源電動勢和內阻的方法很簡單, ,但系但系統(tǒng)誤差較大統(tǒng)誤差較大, ,這主要是由于伏特表和安培表內阻對測這主要是由于伏特表和安培表內阻對測量結果的影響而造成的量結果的影響而造成的. .用這種方法測電動勢可供選用這種方法測電動勢可供選擇的電路有兩種擇的電路有兩種, ,如圖如圖3 3甲、乙所示甲、乙所示. .圖圖3 當用甲圖時當用甲

8、圖時, ,考慮電表內阻考慮電表內阻, ,從電路上分析從電路上分析, ,由于實由于實驗把變阻器的阻值驗把變阻器的阻值R R看成是外電路的電阻看成是外電路的電阻, ,因此伏特因此伏特表應看成內電路的一部分表應看成內電路的一部分, ,故實際測量出的是電池和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阻伏特表這一整體的電動勢和等效內阻( (如甲圖中虛線如甲圖中虛線所示所示),),因為伏特表和電池并聯(lián)因為伏特表和電池并聯(lián), ,所以等效內阻所以等效內阻r r測測應等應等于電池真實內阻值于電池真實內阻值r r和伏特表電阻和伏特表電阻R RV V的并聯(lián)值的并聯(lián)值, ,即即r r測測= = r r真真.

9、 .此時如果斷開外電路此時如果斷開外電路, ,則電壓表則電壓表兩端電壓兩端電壓U U等于電動勢測量值等于電動勢測量值, ,即即U U= =E E測測, ,而此時伏特表而此時伏特表構成回路構成回路, ,所以有所以有U UE E真真, ,即即E E測測E E真真. .真真rRrRVV 同樣的分析方法同樣的分析方法, ,可分析出當選用乙圖進行測量可分析出當選用乙圖進行測量時時, ,仍把滑動變阻器作為外電路仍把滑動變阻器作為外電路, ,因此安培表應看做因此安培表應看做內電路的一部分內電路的一部分( (如圖乙中虛線框內所示如圖乙中虛線框內所示),),因為安培因為安培表和電池串聯(lián)表和電池串聯(lián), ,所以等效

10、內阻所以等效內阻r r測測應等于電池真實阻值應等于電池真實阻值r r真真和安培表電阻和安培表電阻R RA A之和之和, ,即即r r測測= =r r真真+ +R RA Ar r真真, ,此時如果此時如果斷開外電路斷開外電路, ,則電流為零則電流為零, ,安培表兩端電勢相等安培表兩端電勢相等, ,等效等效電源的電動勢電源的電動勢E E測測就是電源電動勢的真實值就是電源電動勢的真實值E E真真, ,即即E E測測= =E E真真. . 【注意事項注意事項】 1. 1.為了使電池的路端電壓變化明顯為了使電池的路端電壓變化明顯, ,電池的內阻電池的內阻應選得大些應選得大些( (選用已使用過一段時間的干

11、電池選用已使用過一段時間的干電池).). 2. 2.在實驗中不要將在實驗中不要將I I調得過大調得過大, ,每次讀完每次讀完U U和和I I的數(shù)的數(shù)據(jù)后應立即斷開電源據(jù)后應立即斷開電源, ,以免干電池在大電流放電以免干電池在大電流放電時極時極化現(xiàn)象嚴重化現(xiàn)象嚴重, ,使得使得E E和和r r明顯變化明顯變化. . 3. 3.在畫在畫U UI I圖線時圖線時, ,要使盡可能多的點落在這條要使盡可能多的點落在這條直線上直線上. .不在直線上的點應對稱分布在直線兩側不在直線上的點應對稱分布在直線兩側, ,不不要顧及個別離開直線較遠的點要顧及個別離開直線較遠的點, ,以減小偶然誤差以減小偶然誤差. .

12、 4.4.干電池內阻較小時干電池內阻較小時, ,U U的變化的變化較小較小. .此時此時, ,坐標圖坐標圖中中數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖4 4甲所示的狀況甲所示的狀況, ,使下部大面積空使下部大面積空間得不到利用間得不到利用. .為此為此, ,可使縱坐標不從零開始可使縱坐標不從零開始, ,如如圖圖4 4乙所示乙所示, ,把坐標的比例放大把坐標的比例放大, ,可使結果的誤差減小可使結果的誤差減小. .此時圖線與橫軸交點不表示短路電流此時圖線與橫軸交點不表示短路電流. .另外另外, ,計算內計算內阻要在直線上任取兩個相距較遠的點阻要在直線上任取兩個相距較遠的點, ,用用計算出電池的內阻計算出

13、電池的內阻r r. .IUr圖圖4 4典例剖析典例剖析【例例1 1】(2009(2009北京北京21(2)21(2)某同學通過查找資料某同學通過查找資料 自己動手制作了一個電池自己動手制作了一個電池. .該同學想測量一下這該同學想測量一下這 個電池的電動勢個電池的電動勢E E和內阻和內阻r r, ,但是從實驗室只借到但是從實驗室只借到 一個開關、一個電阻箱一個開關、一個電阻箱( (最大阻值為最大阻值為999.9 ,999.9 ,可可 當標準電阻用當標準電阻用) )、一只電流表、一只電流表( (量程量程I Ig g=0.6 A,=0.6 A,內阻內阻 r rg g=0.1 )=0.1 )和若干導

14、線和若干導線. . (1) (1)請根據(jù)測定電動勢請根據(jù)測定電動勢E E和內阻和內阻r r的要求的要求, ,設計圖設計圖5 5 中器件的連接方式中器件的連接方式, ,畫線把它們連接起來畫線把它們連接起來. .圖圖5 5(2)(2)接通開關接通開關, ,逐次改變電阻箱的阻值逐次改變電阻箱的阻值R R, ,讀出與讀出與R R對對應的電流表的示數(shù)應的電流表的示數(shù)I I, ,并作記錄并作記錄. .當電阻箱的阻值當電阻箱的阻值R R=2.6 =2.6 時時, ,其對應的電流表的示數(shù)如圖其對應的電流表的示數(shù)如圖6 6所示所示. .處處理實驗數(shù)據(jù)時首先計算出每個電流值理實驗數(shù)據(jù)時首先計算出每個電流值I I的

15、倒數(shù)的倒數(shù) ; ;再制作再制作R R- - 坐標圖坐標圖, ,如圖如圖7 7所示所示, ,圖中已標注出圖中已標注出( (R R, , ) )的幾個與測量對應的坐標點的幾個與測量對應的坐標點, ,請你將與圖請你將與圖6 6實驗實驗數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖7 7上上. .I1I1I1圖圖6 6(3)(3)在圖在圖7 7上把描繪出的坐標點連成圖線上把描繪出的坐標點連成圖線. .圖圖7 7(4)(4)根據(jù)圖根據(jù)圖7 7描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E E= = V, V,內阻內阻r r= = . .解析解析 (1)(1)略略. .(2)

16、(2)當當R R=2.6 =2.6 時時, ,由圖由圖6 6知知: :I I=0.5 A, =2 A=0.5 A, =2 A-1-1, ,點點(2,2.6)(2,2.6)見答圖見答圖. .(3)(3)見答圖見答圖, ,可見是一條傾斜的直線可見是一條傾斜的直線. .注意連線時注意連線時,a.,a.不能連成折線不能連成折線,b.,b.為減小偶然誤差為減小偶然誤差, ,個別偏離太遠的個別偏離太遠的點舍去點舍去. .I1(4)(4)由閉合電路的歐姆定律得由閉合電路的歐姆定律得E E= =I I( (R R+ +r r) )則則R R= -= -r r, ,故故(3)(3)中圖線的斜率中圖線的斜率k k

17、表示電池電動勢表示電池電動勢E E的大小的大小, ,縱軸截距的絕對值表示內阻縱軸截距的絕對值表示內阻r r. .由答圖可知由答圖可知: :E E= =k k= V1.5 V(1.46= V1.5 V(1.461.54 V1.54 V范圍內均正確范圍內均正確) )r r0.3 (0.250.3 (0.250.35 0.35 均正確均正確).).IE23. 022. 400 . 6答案答案 (1)(1)如下圖所示如下圖所示(2)(3)(2)(3)如下圖所示如下圖所示(4)(4)E E=1.50 V(1.46=1.50 V(1.461.54) 1.54) r r=0.3 (0.25=0.3 (0.2

18、50.35)0.35)【例例2 2】 某同學為了較精確地測量某一節(jié)干電池的電某同學為了較精確地測量某一節(jié)干電池的電動勢和內阻動勢和內阻, ,實驗室準備了下列器材實驗室準備了下列器材: : A. A.待測干電池待測干電池E E( (電動勢約為電動勢約為1.5 V,1.5 V,內阻約為內阻約為1 )1 ) B. B.電流表電流表G(G(滿偏電流滿偏電流3.0 mA,3.0 mA,內阻為內阻為100 )100 ) C. C.電流表電流表A(A(量程量程0 00.6 A,0.6 A,內阻約為內阻約為1 )1 ) D. D.滑動變阻器滑動變阻器R R1 1(0(010 ,10 ,額定電流為額定電流為2

19、A)2 A) E. E.滑動變阻器滑動變阻器R R2 2(0(01 k,1 k,額定電流為額定電流為1 A)1 A) F. F.定值電阻定值電阻R R0 0( (阻值為阻值為900 )900 ) G. G.開關一個開關一個, ,導線若干導線若干(1)(1)為了能比較準確地進行測量為了能比較準確地進行測量, ,同時還要考慮操作同時還要考慮操作的方便的方便, ,實驗中滑動變阻器應選實驗中滑動變阻器應選 . .(2)(2)根據(jù)題意在圖根據(jù)題意在圖8 8中畫出該實驗所需要的電路圖中畫出該實驗所需要的電路圖. .圖圖8(3)(3)根據(jù)電路圖根據(jù)電路圖, ,將實物圖將實物圖9 9連接起來連接起來, ,組成

20、完整的電組成完整的電路路. .圖圖9 9(4)(4)如圖如圖1010所示所示, ,是某同學根據(jù)正確的實驗得到的數(shù)是某同學根據(jù)正確的實驗得到的數(shù)據(jù)作出的圖線據(jù)作出的圖線, ,其中其中, ,縱坐標縱坐標I I1 1為電流表為電流表G G的示數(shù)的示數(shù), ,橫橫坐標坐標I I2 2為電流表為電流表A A的示數(shù)的示數(shù), ,由圖可知由圖可知, ,被測干電池的電被測干電池的電動勢為動勢為 V,V,內電阻為內電阻為 (保留保留2 2位有效數(shù)位有效數(shù)字字) )圖圖1010答案答案 (1)D (1)D (2)(2)如下圖所示如下圖所示(3)(3)如下圖所示如下圖所示(4)1.4 0.67(4)1.4 0.67【例

21、例3 3】有一疊層電池有一疊層電池, ,它的電動勢它的電動勢E E約為約為9 V,9 V,內阻內阻r r約約50 ,50 ,允許輸出的最大電流為允許輸出的最大電流為50 mA,50 mA,為了測定這為了測定這個電池的電動勢和內阻個電池的電動勢和內阻, ,實驗室提供有以下器材可供實驗室提供有以下器材可供選擇選擇: :器材器材符號符號規(guī)格規(guī)格理想電壓表理想電壓表測量范圍測量范圍0 015 V15 V電流表電流表測量范圍測量范圍0 01 mA,1 mA,內阻內阻r r1 1=100 =100 電流表電流表測量范圍測量范圍0 00.6 A0.6 A，內阻，內阻r r2 2=0.01 =0.01 滑動變

22、阻器滑動變阻器R R總電阻約總電阻約1 k1 k定值電子阻定值電子阻R R0 0電阻電阻R R0 0=5 =5 開關（開關（K K）一個，導線若干）一個，導線若干(1)(1)為能測多組數(shù)據(jù)并有較高的準確程度為能測多組數(shù)據(jù)并有較高的準確程度, ,在虛線方在虛線方框內畫出實驗電路原理圖框內畫出實驗電路原理圖. .圖中各元件要用題目中圖中各元件要用題目中給出的符號或字母標出給出的符號或字母標出. .(2)(2)根據(jù)兩次實驗數(shù)據(jù)可以求出根據(jù)兩次實驗數(shù)據(jù)可以求出E E= = 、r r= = ( (用用已知量和測得量的符號表示已知量和測得量的符號表示););式中各符號的意義是式中各符號的意義是 . .答案

23、答案 (1)(1)如下圖所示如下圖所示(2) (2) U U1 1、U U2 2是電壓表兩是電壓表兩次的讀數(shù)次的讀數(shù), ,I I1 1、I I2 2是電流表兩次的讀數(shù)是電流表兩次的讀數(shù))()(1012021122112rRIIRUUIIUIUI創(chuàng)新實驗創(chuàng)新實驗【例例4 4】(2009(2009重慶重慶22(2)22(2)硅光電池是一種可將硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件光能轉換為電能的器件, ,某同學用圖某同學用圖1111所示電路探究所示電路探究硅光電池的路端電壓硅光電池的路端電壓U U與總電流與總電流I I的關系的關系, ,圖中圖中R R0 0為已為已知定值電阻知定值電阻, ,電壓表視

24、為理想電壓表電壓表視為理想電壓表. .圖圖1111(1)(1)請根據(jù)圖請根據(jù)圖11,11,將圖將圖1212中的實驗器材連接成實驗電中的實驗器材連接成實驗電路路. .(2)(2)若電壓表若電壓表V V2 2的讀數(shù)為的讀數(shù)為U U0 0, ,則則I I= = . .圖圖1212(3)(3)實驗一實驗一: :用一定強度的光照射硅光電池用一定強度的光照射硅光電池, ,調節(jié)滑調節(jié)滑動變阻器動變阻器, ,通過測量得到該電池的通過測量得到該電池的U UI I曲線曲線a,a,見圖見圖13.13.由此可知電池內阻由此可知電池內阻 ( (選填選填“是是”或或“不是不是”) )常數(shù)常數(shù), ,短路電流為短路電流為 m

25、A,mA,電動勢為電動勢為 V.V.(4)(4)實驗二實驗二: :減小實驗一中光的強度減小實驗一中光的強度, ,重復實驗重復實驗, ,測得測得U UI I曲線曲線b,b,見圖見圖13.13.當滑動變阻器的電阻為某值時當滑動變阻器的電阻為某值時, ,實驗一中的路端實驗一中的路端電壓為電壓為1.5 V,1.5 V,則實驗二中外電路消耗的電功率為則實驗二中外電路消耗的電功率為 mW(mW(計算結果保留兩位有效數(shù)字計算結果保留兩位有效數(shù)字) )圖圖1313解析解析 (1)(1)略略. .(2)(2)根據(jù)歐姆定律可知根據(jù)歐姆定律可知I I= =(3)(3)路端電壓路端電壓U U= =E E- -I Ir

26、 r, ,若若r r為常數(shù)為常數(shù), ,則則U UI I圖為一條不圖為一條不過原點的直線過原點的直線, ,由曲線由曲線a a可知電池內阻不是常數(shù)可知電池內阻不是常數(shù); ;當當U U=0=0時的電流為短路時的電流為短路電流電流, ,約為約為295 A=0.295 mA;295 A=0.295 mA;當當電流電流I I=0=0時路端電壓等于電源電動勢時路端電壓等于電源電動勢E E、約為、約為2.67 V.2.67 V.(4)(4)實驗一中的路端電壓為實驗一中的路端電壓為U U1 1=1.5 V=1.5 V時電路中電流時電路中電流為為I I1 1=0.21 mA,=0.21 mA,連接連接a a中點中

27、點(0.21 mA,1.5 V)(0.21 mA,1.5 V)和坐標原和坐標原點點, ,此直線為此時對應滑動變阻器阻值的外電路電阻此直線為此時對應滑動變阻器阻值的外電路電阻( (定值電阻定值電阻) )的的U UI I圖圖, ,和圖線和圖線b b的交點為實驗二中的路的交點為實驗二中的路端電壓和電路電流端電壓和電路電流, ,如下圖如下圖, ,電流和電壓分別為電流和電壓分別為I I= =97 A,U=0.7 V,97 A,U=0.7 V,則外電路消耗功率為則外電路消耗功率為P P= =U UI I=0.068 mW.=0.068 mW.00RU(2) (3)(2) (3)不是不是 0.295(0.2

28、930.295(0.2930.297)0.297)2.67(2.642.67(2.642.70) (4)0.065(0.0602.70) (4)0.065(0.0600.070)0.070)00RU答案答案 (1)(1)如下圖所示如下圖所示素能提升素能提升1.1.在測一節(jié)干電池在測一節(jié)干電池( (電動勢約為電動勢約為1.5 V,1.5 V,內阻約為內阻約為2 )2 )的電動勢和內阻的實驗的電動勢和內阻的實驗中中, ,變阻器和電壓表各有兩變阻器和電壓表各有兩個個供選供選:A:A電壓表量程為電壓表量程為15 V,B15 V,B電壓表量程為電壓表量程為3 V,3 V, A A變阻器為變阻器為(0(0

29、20 ,3 A),B20 ,3 A),B變阻器為變阻器為(0(0500 ,500 , 0.2 A). 0.2 A).電壓表應該選電壓表應該選 ( (選填選填“A”A”或或 “ “B”),B”),這是因為這是因為 . . 變阻器應該選變阻器應該選 ( (選填選填“A”A”或或“B”),B”),這是因為這是因為 . .解析解析 電動勢為電動勢為1.5 V,1.5 V,而而A A電壓表量程為電壓表量程為15 V,15 V,若用若用A A則很難精確讀數(shù)則很難精確讀數(shù), ,誤差太大誤差太大.B.B變阻器電阻太大而額變阻器電阻太大而額定電流過小定電流過小, ,調節(jié)不方便調節(jié)不方便. .答案答案 B AB

30、A電壓表量程過大電壓表量程過大, ,讀數(shù)誤差較大讀數(shù)誤差較大A BA B變阻器額定電流過小變阻器額定電流過小, ,調節(jié)不方便調節(jié)不方便2.2.現(xiàn)有一個阻值為現(xiàn)有一個阻值為10.0 10.0 的定值電阻、一個電鍵、的定值電阻、一個電鍵、若干根導線和一個電壓表若干根導線和一個電壓表, ,該電壓表盤面上有刻度該電壓表盤面上有刻度但無刻度值但無刻度值, ,要求設計一個能測定某電源內阻的實要求設計一個能測定某電源內阻的實驗方案驗方案.(.(已知電壓表內阻很大已知電壓表內阻很大, ,電壓表量程大于電電壓表量程大于電源電動勢源電動勢, ,電源內阻約為幾歐姆電源內阻約為幾歐姆) )要求要求: : (1) (1

31、)在方框中畫出實驗電路圖在方框中畫出實驗電路圖. .(2)(2)簡要寫出完成接線后的實驗步驟簡要寫出完成接線后的實驗步驟. .(3)(3)寫出用測得的量計算電源內阻的表達式寫出用測得的量計算電源內阻的表達式r r= = . .解析解析 電壓表指針偏轉角度與通過電壓表的電流電壓表指針偏轉角度與通過電壓表的電流, ,或或者與加在電壓表兩端的電壓成正比者與加在電壓表兩端的電壓成正比, ,因此表盤面無刻因此表盤面無刻度值也可以用格數(shù)的多少表示電壓的大小度值也可以用格數(shù)的多少表示電壓的大小, ,當斷開電當斷開電鍵時鍵時, ,電壓表偏轉格數(shù)電壓表偏轉格數(shù)N N1 1表示電源電動勢的大小表示電源電動勢的大小

32、. .電電鍵閉合時鍵閉合時, ,N N2 2表示表示R R兩端電壓兩端電壓, ,根據(jù)全電路歐姆定律根據(jù)全電路歐姆定律, ,.,221221RNNNrRNrNN得答案答案 (1)(1)如下圖所示如下圖所示(2)(2)斷開電鍵斷開電鍵, ,記下電壓表偏轉格數(shù)記下電壓表偏轉格數(shù)N N1 1; ;合上電合上電鍵鍵, ,記下電壓表偏轉格數(shù)記下電壓表偏轉格數(shù)N N2 2(3) (3) RNNN2213.3.測量電源的電動勢測量電源的電動勢E E及內阻及內阻r r( (E E約為約為6 V,6 V,r r約為約為 1.5 ).1.5 ).器材器材: :量程量程3 V3 V的理想電壓表的理想電壓表V,V,量程

33、量程 0.6 A0.6 A的電流表的電流表A(A(具有一定內阻具有一定內阻),),固定電阻固定電阻 R R=8.5 ,=8.5 ,滑動變阻器滑動變阻器R R(0(010 ),10 ),開關開關S,S, 導線若干導線若干. . (1) (1)畫出實驗電路原理圖畫出實驗電路原理圖. .圖中各元件需用題圖中各元件需用題 目中給出的符號或字母標出目中給出的符號或字母標出. .(2)(2)在圖在圖1414中完成實物連接中完成實物連接. .圖圖1414(3)(3)實驗中實驗中, ,當電流表讀數(shù)為當電流表讀數(shù)為I I1 1時時, ,電壓表讀數(shù)為電壓表讀數(shù)為U U1 1; ;當電流表讀數(shù)為當電流表讀數(shù)為I I

34、2 2時時, ,電壓表讀數(shù)為電壓表讀數(shù)為U U2 2. .則可以求出則可以求出E E= = , ,r r= = . .( (用用I I1 1、I I2 2、U U1 1、U U2 2及及R R表示表示) )答案答案 (1)(1)、(2)(2)如下圖所示如下圖所示(3)(3)RIIUUIIUIUI21122112214.4.如圖如圖1515甲所示的電路是實驗室測量電源的電動勢甲所示的電路是實驗室測量電源的電動勢與內阻的電路圖與內阻的電路圖. .圖圖1515(1)(1)按照電路按照電路( (甲甲) )進行實驗進行實驗, ,根據(jù)測得的根據(jù)測得的U U、I I數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), ,畫出畫出U UI I圖象圖象

35、, ,如圖如圖( (乙乙) )所示所示, ,則電動勢則電動勢E E= = , ,內阻內阻r r= = , ,電動勢的測量值與真實值相比電動勢的測量值與真實值相比( (填填“偏大偏大”“”“相等相等”或或“偏小偏小”),),內阻的測量值與內阻的測量值與真實值相比真實值相比 ( (填填“偏大偏大”“”“相等相等”或或“偏小偏小”).).(2)(2)如果在電路甲的適當位置添加一只單刀雙擲開如果在電路甲的適當位置添加一只單刀雙擲開關關, ,用來改變電壓表接入電路的方式用來改變電壓表接入電路的方式, ,就能夠最大程就能夠最大程度的消除度的消除誤差誤差, ,請在下面的虛線框內畫出改進后的電請在下面的虛線框

36、內畫出改進后的電路圖路圖. .(3)(3)簡要寫出利用改進電路測量電動勢與內阻實驗簡要寫出利用改進電路測量電動勢與內阻實驗操作步驟操作步驟. .(4)(4)實驗操作完成之后實驗操作完成之后, ,利用圖象法處理數(shù)據(jù)利用圖象法處理數(shù)據(jù), ,在同在同一坐標系中畫出了兩條直線甲與乙一坐標系中畫出了兩條直線甲與乙, ,縱橫軸截距分縱橫軸截距分別是別是U U1 1、U U2 2和和I I1 1、I I2 2, ,如圖如圖1616所示所示, ,則電動勢則電動勢E E= = , ,內阻內阻r r= = . .圖圖1616解析解析 當開關置于當開關置于a a時時, ,U U甲甲= =E E- -I I1 1(

37、(R RA A+ +r r),),所以圖線所以圖線甲的縱軸截距甲的縱軸截距U U1 1就是電源的電動勢就是電源的電動勢. .當開關置于當開關置于b b時時, ,U U2 2= =E E-(-(I I2 2+ +I IV V) )r r= =E E-(-(I I2 2+ )+ )r r, ,解得解得U U2 2= = 這也是一次函數(shù)這也是一次函數(shù), ,當當U U2 2=0=0時時, ,短路電短路電流流I I2 2= ,= ,所以所以r r= .= .V2RUErRRVV,2VVIrRrRrE21IU答案答案 (1)(1)U U0 0 偏小偏小 偏小偏小(2)(2)電路如右圖所示電路如右圖所示(3

38、)(3)步驟步驟: :按照改進后的電按照改進后的電路圖連接電路路圖連接電路, ,閉合開關閉合開關S.S.將單刀雙擲開關將單刀雙擲開關SS置于置于a a, ,調整滑動變阻器調整滑動變阻器, ,測量多組測量多組U U、I I值值, ,在坐標系中畫出在坐標系中畫出U UI I圖象圖象. .將單刀雙擲開關將單刀雙擲開關SS置于置于b b, ,調整滑動變阻器調整滑動變阻器, ,測量多組測量多組U U、I I值值, ,在坐在坐標系中畫出標系中畫出U UI I圖象圖象. .(4)(4)U U1 1 00IU21IU5.5.某研究性學習小組利用圖某研究性學習小組利用圖1717所示電路測量電池的所示電路測量電池

39、的電電動勢動勢E E和內阻和內阻r r. .由于該電由于該電池的內阻池的內阻r r較小較小, ,因此在因此在測量電路中接入了一個阻值為測量電路中接入了一個阻值為2.00 2.00 的定值電阻的定值電阻R R0 0. .圖圖1717(1)(1)請根據(jù)實驗原理圖請根據(jù)實驗原理圖, ,將圖將圖1818實物連接成能夠完成實物連接成能夠完成實驗的電路實驗的電路. .圖圖1818(2)(2)實驗時實驗時, ,半合開關半合開關K,K,調整電阻箱調整電阻箱R R的阻值的阻值, ,讀出電讀出電壓表相應的示數(shù)壓表相應的示數(shù), ,得到了如下數(shù)據(jù)得到了如下數(shù)據(jù)( (R R和和U U分別表示電分別表示電阻箱讀數(shù)和電壓表

40、讀數(shù)阻箱讀數(shù)和電壓表讀數(shù)).).R R/40.0040.0020.0020.0012.0012.008.008.006.006.005.005.00U U/V V1.891.891.781.781.661.661.571.571.431.431.351.35為了比較準確地得出實驗結果為了比較準確地得出實驗結果, ,該小組的同學準備用該小組的同學準備用圖象來處理實驗數(shù)據(jù)圖象來處理實驗數(shù)據(jù), ,圖象的縱坐標表示電壓表讀數(shù)圖象的縱坐標表示電壓表讀數(shù)U U, ,則圖象的橫坐標表示的物理量應該是則圖象的橫坐標表示的物理量應該是 . .計算出與各組數(shù)據(jù)對應的該物理量并填在表格中計算出與各組數(shù)據(jù)對應的該物理

41、量并填在表格中, ,在在圖圖1919所示的圖象中作圖所示的圖象中作圖. .圖圖1919(3)(3)根據(jù)作出的圖象求得根據(jù)作出的圖象求得E E= = V, V,r r= = . .解析解析 (3)(3)根據(jù)全電路歐姆定律根據(jù)全電路歐姆定律, ,得得E E= (= (r r+ +R R0 0)+)+U U整理整理, ,得得U U=-(=-(r r+ +R R0 0) +) +E E, ,結合圖象可知結合圖象可知: :縱截距代縱截距代表電源電動勢表電源電動勢E E, ,斜率的絕對值代表斜率的絕對值代表r r+ +R R0 0, ,即即E E=2.00 =2.00 V,V,r r+ +R R0 0=2.50 ,=2.50 ,