测量电源电动势和内阻

一、应试目标1各种测定电池的电动势和内阻的方法2利用图像法解决电动势及内阻3误差分析,二、实验原理在中学物理实验室里，测定电动势E和内阻r的方法有多种，可以用一只电压表和一只电流表，也可以用一只电流表和一只电阻箱，或者用一只电压表和一只电阻箱，它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律,三、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,四、实验步骤1连接电路电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按上图连接好电路2测量与记录(1)把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端(2)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)用同样方法测量几组I、U值,【考题随练1】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻要求尽量减小实验误差(1)应该选择的实验电路是下图中的_(选项“甲”或“乙”),(2)现有电流表(00.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：A电压表(015V)B电压表(03V)C滑动变阻器(050)D滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_；(填选项字母),【解析】(1)干电池内阻较小，为减小实验误差，应选甲所示电路图(2)一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选B项，为方便实验操作，滑动变阻器应选C项【答案】(1)甲(2)BC,【考题随练2】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻(1)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在下图的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线,(2)根据(1)中所画图线可得出干电池的电动势E_V，内电阻r_.,【解析】(1)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的UI图像如图所示；,【答案】(1)如解析图所示(2)1.50.83,测量电源电动势和内阻的方法一、伏阻法,【考题随练1】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甲，用笔画线代替导线，将实物图乙连接成完整电路,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下图坐标纸上描点，并作出1/U1/R图线.,从图线中可求得E_V.,【解析】(1)选择开关位于直流电压10V挡，按电表中央刻度010V刻度读数，最小刻度为0.2V，电池的电动势为9.4V.(2)根据电路图连接实物图，如下图所示,作出1/U1/R图线，如下图所示,【答案】(1)9.4(2)如解析图所示如解析图所示9.511.1,【答案】2.90.9【学法指导】图像与函数一一对应，从函数表达式中找斜率和截距的物理意义,(1)画出实验电路原理图(2)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2.则可以求出E_，r_.(用I1、I2、U1、U2及R表示),【解析】本题实际上是在课本实验测定电源的电动势和内电阻的基础上改编而成的，因本题电压表的量程只有3V，而电源电动势E约为4.5V，故不能直接用电压表测量电源的路端电压，应把待测电源与固定电阻串联等效为一个新电源(1)实验电路原理图如图所示,二、水果电池【例2】(2012重庆)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图像，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图像如图中(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2500时，该电源的输出功率P_mW.(均保留三位有效数字),【答案】(1)UEIr(2)如下图所示(3)不变增大0.9754780.268,三、巧妙利用图像解疑难【例3】电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内阻分别为r1和r2，若用甲和乙电池分别向某电阻R供电，则在这个电阻上消耗的电功率相同，若用甲和乙电池分别向某电阻R供电，则在这个电阻上消耗的电功率分别为P1和P2，已知E1E2，RR，则()Ar1r2Br1r2CP1P2DP1P2,【解析】根据题意，该电路为纯电阻电路如图1，因为两电池分别接入同一电路，故设该电阻的伏安特性曲线为图2，两电池在电阻上消耗的功率相同，由PUI知两电池的伏安特性曲线与电阻R的伏安特性曲线交于同一点A，由于甲电池的电动势E1大于乙电池电动势E2即E1E2分别作E1、E2与A的连线，交I轴于I1、I2，I1、I2