电学实验三　测定电源的电动势和内阻（无答案).doc

电学实验三测定电源的电动势和内阻实验目的1掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律2掌握用图象法求电动势和内阻的方法实验原理1实验电路：如图所示2实验原理：闭合电路的欧姆定律实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔实验步骤1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验电路图连接好实物电路2把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中.4.断开开关，拆除电路，整理好器材数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法法一：取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小法二：以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如图所示，则(1)图线与纵轴交点为E. (2)图线与横轴交点为I短.(3)图线的斜率表示r.误差分析1由读数误差和电表线性不良引起误差2用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差3本实验采用的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真因为I真I测IV，而IVU/RV，U越大，IV越大，U趋近于零时，IV也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如右图所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测r真、E测r真注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)2在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得E、r明显变化3测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值4 UI图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差5干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标在画I必须从零开始)，如图乙所示，并且把坐标的比例放大，可使结果的误差减小此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势，要在直线上任取两个相距较远的点，用r计算出电池的内阻r.拓展创新测量电动势和内阻的其他方法1安阻法用一个电流表和电阻箱测量，电路如图，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大2伏阻法用一个电压表和电阻箱测量，电路如图，测量原理为：EU1r，EU2r，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小3粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时UE，需满足RVr.4.双伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示. 测量方法为：断开S时，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，EU1U2r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1，此时EU1r，解方程组可求得E和r.1.某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V)电流表，量程3 mA电流表，量程0.6 A 电压表，量程1.5 V电压表，量程3 V 滑动变阻器，020 开关一个，导线若干(1)请选择实验中需要的器材_(填标号)(2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来(3)小组由实验数据作出的UI图象如图乙所示，由图象可求得电源电动势为_V，内电阻为_.2.某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响，实验器材如图所示(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式_，利用测量数据作出UI图象，得出E和r.(2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的UI图象如图中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻_(填“增大”、“减小”或“不变”)曲线(c)对应的电源电动势E_ V，内阻r_ ，当外电路总电阻为2 500 时，该电源的输出功率P_ mW.(均保留三位有效数字)3某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为_ V.(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值请用表中数据在坐标纸上描点，并作出1/U1/R图线.R()166.771.450.033.325.020.0U(V)8.35.94.84.23.22.91/R (1021)0.601.402.003.004.005.001/U(V1)0.120.170.210.240.310.34从图线中可求得E_ V.4.用如图所示的电路测量电池电动势和内电阻时，若有两只电压表V1、V2量程相同，内阻分别为RV1、RV2，且RV1RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为RA1、RA2，且RA1RA2，在实验中，为了使E、r的测量值更精确一些，选择的电表应该是()AV1与A1BV1与A2CV2与A1 DV2与A25某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为020 ，连接电路的实物图如图所示下列对该学生接线的说法错误的是()A滑动变阻器不起变阻作用 B电流表接线有错C电压表量程选用不当 D电压表接线不妥6现有一种特殊的电池，它的电动势E为9 V左右，内阻r大约为40 ，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的量程为6 V，内阻为2 k，R1为电阻箱，阻值范围0999 ，R0为定值电阻 甲乙(1)实验室备有以下几种定值电阻R0A10 B100 C200 D2 000 为使实验能顺利进行应选哪一种？答_(填字母序号)(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线则根据图线可求得该电池的电动势E为_V，内阻r为_.7采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”(1)除了选用照片中的部分器材外，_(填选项)A还需要电压表 B还需要电流表 C还需要学生电源 D不再需要其他器材(2)测量所得数据如下：测量次数物理量123456R/1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43用作图法求得电池的内阻r_.(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA_.8小明要测定一电源的电动势E和内电阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关导线若干该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据(1)小明设计该实验的原理表达式是_(用E、r、I、R表示)；(2)小明在闭合开关之前，应先将电阻箱阻值调至_(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)，在实验过程中，将电阻箱调至图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为_；(3)小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的R图象，则由图象求得该电源的电动势E_V，内阻r_.(结果均保留两位有效数字)9.某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻实验中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块电压表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量他用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4 V，内阻约50 )、双向电压表(量程为2 V，内阻约为2 k)、电阻箱(09 999 )、滑动变阻器(0200 )，一个单刀双掷开关及若干导线(1)该同学按如图所示电路图连线后，首先测出了电压表的内阻请完善测量电压表内阻的实验步骤；将R1的滑动触片滑至最左端，将S拨向1位置，将电阻箱阻值调为0；调节R1的滑动触片，使电压表示数达到满偏；保持_不变，调节R2使电压表的示数达到_；读出电阻箱的阻值，记为R2，则电压表的内阻RV_.(2)若测得电压表内阻为2 k，可分析此测量值应_真实值(填“大于”、“等于”或“小于”)(3)接下来测量电源电动势和内阻，实验步骤如下：将开关S拨至_(填“1”或“2”)位置，将R1的滑动触片移到最_端，不再移动；调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一个合适值，记录下电压表的示数和电阻箱的阻值；重复第二步，记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R，作出图象，则可消除系统误差，如图所示，其中截距为b，斜率为k，则电动势的表达式为_，内阻的表达式为_10要测量一电源的电动势E(小于3 V)和内阻r(约1 )，现有下列器材：电压表V(03 V和015 V两个量程)、电阻箱(0999.9 )、定值电阻R03 、开关和导线某同学根据所给器材设计了如图甲的实验电路(1)电路中定值电阻R0的作用是_(2)请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路(3)该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到两组数据：R12.0 时，U12.37 V；R24.0 时，U22.51 V由这两组数据可求得电源的电动势为E_ V，内阻为r_ .(4)为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条建议11用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线A电压表V1(量程6 V、内阻很大)B电压表V2(量程3 V、内阻很大)C电流表A(量程3 A、内阻很小) D滑动变阻器R(最大阻值10 、额定电流4 A)E小灯泡(2 A、5 W)F电池组(电动