065.电源电动势和内阻的测定.ppt

电源电动势和内阻的测定 电源电动势和内阻的测定 测定电动势内阻电路用电流表和电压表测E r2001年上海卷1605年南通质量检测一122002年河南卷122004年广东卷12伏安法测E r实验中测量值和真实值的比较105年扬州质量检测二12例1伏安法测E r实验中测量值和真实值的比较205年徐州市第二次质量检测122005年全国卷 22 2 05年苏锡常镇一模122006年天津理综卷22 3 2006年广东卷122006年江苏卷13 测定电动势内阻电路 用电流表和电压表测E r 实验电路如右 根据闭合电路欧姆定律 E U Ir 本实验电路中电压表的示数是准确的 而电流表的示数比通过电源的实际电流小 所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的 为了减小这个系统误差 滑动变阻器R的阻值应该小一些 所选用的电压表的内阻应该大一些 为了减小偶然误差 要多做几次实验 多取几组数据 然后利用U I图象处理实验数据 将点描好后 用直尺画一条直线 使尽可能多的点落在这条直线上 而且在直线两侧的点数大致相等 这条直线代表的U I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小 这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E 对应的I 0 斜率的绝对值就是被测电源的内阻r 特别要注意 有时纵坐标的起始点不是0 求内阻的一般式应该是r U I 要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势 和内阻r 约几欧 提供下列器材 电压表V1 量程3V 内阻1k 电压表V2 量程15V 内阻2k 电阻箱 0 9999 电键 导线若干 某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路 实验步骤如下 l 合上电键S 将电阻箱R阻值调到1 10 读得电压表的读数为U1 2 将电阻箱R阻值调到R2 20 读得电压表的读数为U2 由方程组U1 E U1r R1 U2 E U2 R2解出E r 为了减少实验误差 上述实验在选择器材和实验步骤中 应做哪些改进 2001年上海卷16 解 应选用量程为3V的电压表 改变电阻箱阻值R 读取若干个U的值 由I U R计算出电流的值 然后作出U I图线 得到E r 05年南通质量检测一12 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻 已知干电池的电动势约为1 5V 内阻约1 电压表 0 3V 3k 电流表 0 0 6A 1 0 滑动变阻器有R1 10 2A 和R2 100 0 1A 各一只 1 实验中滑动变阻器应选用 选填R1或R2 2 在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路 3 在实验中测得多组电压和电流值 得到如图丙所示的U I图线 由图线可较准确求出该电源电动势E V 内阻r R1 1 50 图线的斜率为0 7 0 37 1 85 r 1 85 RA 0 85 0 85 8分 现有器材 量程为10 0mA 内阻约30 40 的电流表一个 定值电阻R1 150 定值电阻R2 100 单刀单掷开关K 导线若干 要求利用这些器材测量一干电池 电动势约1 5V 的电动势 1 按要求在实物图上连线 2 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 式中各直接测得量的意义是 2002年河南卷12 1 连图 左图只用R1接入电路 右图用R1和R2串联接入电路 2 I1是外电阻为R1时的电流 I2是外电阻为R1和R2串联时的电流 测量原理 E I1 R1 Rg r E I2 R1 R2 Rg r 联立 解得 注意 若只用R2接在电路中 则电流将超过电流表的量程 所以用R1和R2串联接入电路 解答 2004年广东卷12 12分 图中R为已知电阻 Rx为待测电阻 S1为单刀单掷开关 S2为单刀双掷开关 V为电压表 内阻极大 E为电源 电阻不可忽略 现用图中电路测量电源电动势及电阻Rx 1 写出操作步骤 2 由R及测得的量 可测得E Rx 画出电路图如图示 解 S1断开 S2接到a端 记下电压表的读数U1 由于电压表内阻极大 所以E U1 S2仍接到a端 闭合S1 记下电压表的读数U2 如图a示 S1仍闭合 S2接到b端 记下电压表的读数U3 如图b示 伏安法测E r实验中测量值和真实值的比较1 1 安培表内接在并联电路之内的电路 解 作U E Ir图线如图实线示 式中的U是路端电压 I应是通过电源的电流 I实 IA IV IA U RV 可见U越大 差值 I实 IA 就越大 U 0时 差值 I实 IA 也为0 实际的U I图线如图虚线示 斜率增大 E测 E真r测 r真 该电路适用于滑动变阻器阻值很小 电源内阻很小 的情况 05年扬州质量检测二12 已知太阳能电池组的电动势约为8V 短路电流约为4mA 为了精确测出它的电动势和内阻 除导线和开关外 可供选择的仪器有 A 电流表 量程5mA 内阻约10 B 电流表 量程20mA 内阻约40 C 电压表 量程5 0V 内阻约5k D 电压表 量程15V 内阻约15k E 滑动变阻器电阻4k F 滑动变阻器电阻40k 1 为使实验尽可能方便 准确 应选用上述仪器中的 用所给器材的代号填写 2 在虚线框内画出电路图 3 该电路测得的电源电动势和真实值相比较 测得的内电阻和真实值相比较 填偏大 偏小或相等 ACE 相等 偏大 如图是测量电源内电阻的电路 下列关于误差的说法 正确的是 A 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值小于真实值 B 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值大于真实值 C 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值小于真实值 D 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值大于真实值 解 E U Ir I IA U RV 由于电压表的分流作用 对于每个电压值U1 测得的电流IA小于总电流I1 U越大 IA跟I1相差越大 画出的图线应为虚线所示 所以内电阻的测量值小于真实值 C 例1 伏安法测E r实验中测量值和真实值的比较2 2 安培表外接在并联电路之外的电路 解 作U E Ir图线如图实线示 式中的I是通过电源的电流 U应是路端电压 U路 UA UV IRA UV 可见I越大 差值IRA就越大 I 0时差值为0 实际的U I图线如图虚线示 E测 E真r测 r真 该电路适用于滑动变阻器阻值很大 电源内阻很大 的情况 若将电流表的内阻并入电池中 则U路和I的测量值就都准确了 E的测量值就准确了 测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和 U路 E I RA r E Ir 某同学在实验室先后完成下面二个实验 测定一节干电池的电动势和内电阻 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 用 实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线 实验所测干电池的电动势为V 内电阻为 05年徐州市第二次质量检测12 1 50 0 75 2 在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中 为减小实验误差 方便调节 请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材 并将它们的编号填在横线上 应选取的电路是 滑动变阻器应选取 E 总阻值15 最大允许电流2A的滑动变阻器F 总阻值200 最大允许电流2A的滑动变阻器G 总阻值1000 最大允许电流1A的滑动变阻器 C E 上页 下页 3 将实验 中得到的数据在实验 中同一U I坐标系内描点作图 得到如图所示的图线b 如果将实验 中的电池与实验 中的小灯泡组成闭合回路 此时小灯泡的实际功率为 若将两节与实验 中相同的干电池串联后与该小灯泡组成闭合回路 则此时小灯泡的电压为 实际功率为 解 P1 0 60 1 20 0 72W 0 72 0 02W 画出这时的U I图线如图c示 0 85 0 88V P2 0 88 1 40 1 23W 1 2 1 3W 题目 上页 2005年全国卷 22 2 实验电路原理图如右图示 05年苏锡常镇一模12 1 实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格 10 2 5WB 100 1 0WC 200 1 0WD 2000 5 0W本实验应选哪一种规格 答 现有一种特殊的电池 它的电动势为E 约为9V 内阻约为50 已知该电池允许输出的最大电流为50mA 为了测定这个电池的电动势和内阻 某同学利用如图 a 所示的电路进行实验 图中电压表的内阻很大 对电路的影响可不考虑 R为电阻箱 阻值范围0 9999 R0是定值电阻 起保护电路的作用 C 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U 再改变电阻箱的阻值 取得多组数据 作出了如图 b 所示的图线 已知该直线的截距为0 1V 1 则根据该同学所作出的图线 可求得电池的电动势E为V 内阻r为 解 由闭合电路欧姆定律得 化简得 可见图线的截距为1 E E 10V 图线的斜率为 r E 0 65 0 1 0 12 4 6 r 46 10V 46 注 原题图中数据有问题 3 某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r 根据实验数据绘出如下图所示的 2006年天津理综卷22 3 R 1 I图线 其中R为电阻箱读数 I为电流表读数 由此可以得到E V r 解 E I R r R E I r 在R 1 I图线中 斜率等于电动势的数值 E 10 0 9 3 8 2 9V 截距的绝对值等于内阻的数值 r 0 9 2 9 0 9 2006年广东卷12 12 11分 某同学设计了一个如图7所示的实验电路 用以测定电源电动势和内阻 使用的实验器材为 待测干电池组 电动势约3V 电流表 量程0 6A 内阻小于1 电阻箱 0 99 99 滑动变阻器 0 10 单刀双掷开关 单刀单掷开关各一个及导线若干 考虑到干电池的内阻较小 电流表的内阻不能忽略 1 该同学按图7连线 通过控制开关状态 测得电流表内阻约为0 20 试分析该测量产生误差的原因是 满偏时滑动变阻器阻值与电流表阻值之比偏低 电阻箱的阻值不能连续调节 2 简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤 3 图8是由实验数据绘出的图象 由此求出待测干电池组的电动势E V 内阻r 计算结果保留三位有效数字 断开K 将R旋至最大值 S掷向D 调小R直到电流表指针有足够偏转 改变R值测几组I随R变化的数据 2 76 2 96 2 27 2 47 解见下页 上页 下页 解 E I R r R E I r 在1 I R图线中 斜率的倒数等于电动势的数值 E 8 80 4 00 0 87 2 81V 截距跟斜率之比值等于内阻的数值 r 2 81 0 87 2 44 题目 上页 2006年江苏卷13 13 12分 现要按图 所示的电路测量一节旧干电池的电动势E 约1 5V 和内阻r 约20 可供选择的器材如下 电流表A1 A2 量程0 500 A 内阻约为500 滑动变阻器R 阻值0 100 额定电流1 0A 定值电阻R1 阻值约为100 电阻R2 R3 阻值0 999 9 开关 导线若干 由于现有电流表量程偏小 不能满足实验要求 为此 先将电流表改装 扩大量程 然后再按图 所示的电路进行测量 1 测量电流表A2的内阻按图 电路测量A2的内阻 以下给出了实验中必要的操作 A 断开S1B 闭合S1 S2C 按图 连接线路 将滑动变阻器R的滑片调至最左端 R2调至最大D 调节R2 使A1的示数为I1 记录R2的值E 断开S2 闭合S3F 调节滑动变阻器R 使A1 A2的指针偏转适中 记录A1的示数I1请按合理的顺序排列实验步骤 填序号 CBFEDA 上页 下页 题目 2 将电流表A2 较小量程 改装成电流表A 较大量程 如果 1 中测出A2的内阻为468 0 现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A 应把R2调为 与A2并联 改装后电流表A的内阻RA为 3 利用电流表A 电阻箱R3测电池的电动势和内阻用电流表A 电阻箱R3及开关S接图 所示的电路测电池的电动势和内阻 实验时 改变R3的值 记录