实验的：用DIS测定电源地电动势和内阻

1、2016届高三高考物理第一轮复习：实验专题考察内容：用DIS测电源的电动势和内阻学习水平：C “设计”命题难度:b考试层级：重点实验的要求分为A,B,C三个层次，主要含义为:A代表“初步学会” B代表“学会” C代表“设计”；命题难度依据题目难度系数分为 a b c三个层次，其中 a>0.7,0.5<b<0.7,cv0.5实验目的测量干电池的电动势和内阻。实验器材DIS、电学实验电路板、滑线变阻器、待测干电池、导线等。实验原理改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成 U-I图线，由图线得出电动势和内阻。电路图如图所示。实

2、验步骤1 把电压、电流传感器分别接入数据采集器第一、二输入口；2 将实验电路板的开关 S断开，电压、电流传感器的测量夹分别接入实验板的Us、I端;3 连接滑动变阻器 R',并把阻值调到最大，开关 S闭合；4 打开“计算表格”，改变滑动变阻器的触点，使其阻值逐渐减小，同时点击“手动”按钮，记录几组不同的电压、电流值；5 打开“坐标绘图”界面，设 x轴为“ 12”，y轴为“ U1 ”，点击“直线拟合”，得实验结果 如图所示；6 根据上图所示，拟合直线方程为 ,测得电动势为 ,内阻为数据处理1 .用公式法计算£, r将第1、2次测得的U、丨值代入公式e =U 1 + Iir

3、3; =J2+ I2r求出&I1U2- I2U1U2- U1|1 I2，r = I1- I2AU IE和r。然后求出干电池的电动势同理，由第3、4次，第5、6次的测量结果可求出相应的 和内电阻的平均值。2.用图象法求£, r在坐标纸上，用横轴表示电流 I，纵轴表示路端电1压u，选取适当比例，描出所记录的各组数据 I和u值 的对应点.将这些点连成一条直线。从图线与U坐标轴 的交点确定出电池的电动势，由图线斜率可求内电阻。O如图所示，连线应使尽可能多的点在直线上，并使直线两边的点尽可能对称。Up U q在线上任意再取另两点 P、Q，找出对应坐标(Up,Ip)( Uq, Iq)，求

4、出斜率r =Ip Iq思考题1 用图象法求&和r有什么好处？ U I图象的数学表达式是怎样的?2 使用作图法寻找规律，测定数据多一些好还是少一些好？假如实验中有一个数据点偏离 较大，作图时要不要去考虑这一个点?3 .为什么坐标系原点的纵轴坐标常常不取零值？这样做有什么好处?4 只有电压表怎样测量&和r ?U £=U + 一 rR1 1U - R图线纵轴截距表示，斜率表示 5.只有电流表怎样测量&和r?£ =IR + Ir1-R图线纵轴截距表示 ，斜率表示 用图象法处理测定电源电动势和内阻实验数据的几种类型U-I图像原理：如图1所示，在用电流表和电压表

5、测量 电源电动势和内阻的实验中，改变滑动变阻器R接入电路的阻值，从电流表和电压表读出几组I、U的数值，通过多次测量作出如图2所示的实线。由闭合电路的欧姆定律 U=E-Ir可知，当1=0时，U=E ,即图线与U轴的交点为电源的电动势。当U=0时的电流为短路电流I短=E/r，图线的斜率tan率为电源的内阻r。例1 :下面是在测某电池的电动势和内电阻的实验中记录的六组数据.请在直角坐标系中画出 U I图，并根据图象r，斜U(V)1.371.321.241.181.101.051(A)0.120.200.310.320.500.57算出待测电池的电动势和内电阻。解：建立坐标系，利用描点法画出U I图象

6、如图3所示第四个点明显偏离，可见是E= 1.46 V，图线偶然误差造成的，应舍去。由图线与纵轴的交点坐标为电源的电动势可知的斜率为电源的内阻，可知ru1.37 1.10I0.50 0.120.71I-I图像某同学用两个电流表（视为理想电表），设计了如甲图所示的电路，用来测定一节干电池的电动势和内电阻，乙该同学测出多组数据并绘出 I1七图线（I1为电流表 A1 的示数，12为电流表A2的示数，且12数值远大于11的 数值）。（已知：Ro=1Ok Q）（1 ）由图线可知被测电池的电动势E= _V，内阻r =Qo（2）若将图线的纵坐标改为 ，则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小。U-R图

7、像测定电源电动势和内阻 实验是电学的重要实验之一，是高考命题的热点内容，用图象法处理数据具有直观、误差小等优点，现将其几种常见类型总结如下。1 某同学用如图（a）所示的实验电路来测量电阻的阻值。适当调节滑动变阻器R'后保持其滑片位置不变，将电阻箱接入a、b之间，闭合电键 S,改变电阻箱的阻值 R,得到一组电压表的示数U与R的数据，在U-R坐标系中绘出的 U R图像如图（b）所示。(a)(c)（1）请用笔画线根据电路图在图（c）中画出缺少的两根导线。（2）（单选）在电路研究中常用某两个物理量间的关系图像来描述某个元件或某段电路的特征，图（b）中的图线反映的是（）（A）电源的特征 （B）电

8、阻箱的特征（C）a、b两点间这段电路的特征（D）待测电阻的特征（3） 用待测电阻 Rx替换电阻箱，读得电压表示数为5.0V，禾U用图（b）中的U R图线可得Rx=。（4）使用较长时间后，电源的电动势可认为不变， 但其内阻增大，若仍使用该装置和图（b）中的U R图像来测定某一电阻，则测定结果将.（选填“偏大”或“偏小”1/I-R图像原理：如图9所示，在用电流表和电阻 箱测电源的电动势和内阻的实验中，多次改变1电阻箱的阻值，记录多组R、l数据，分别以IR为纵坐标和横坐标，可作如图10所示的一条倾斜直线。由闭合电路欧姆定律得 E I R r，变形成1rRi，若将纵坐标表示，横轴IEEIR图线是一条倾

9、斜直线。则图线与横轴1表示外电阻R，则函数与自变量成线性关系，即-Ir交点读数的绝对值即为电池的内电阻r,与纵坐标交点读数为 ，图线斜率的倒数为电池的E电动势E。1/U-R图像原理：如图13所示，在用电压表和变阻箱串联测电源的电动势和内阻的实验中，多次1记录下多组电阻箱的阻值R及相应的电压表的读数 U，分别以一、RUE,电压表的内阻为 Rv,由改变电阻箱的阻值,为纵坐标和横坐标，分压原理有可作出如图所示的图象。设电源电动势为RvUE ，化简得R Rv1111R ,作出 R图象如图14所示，为一条直线，其截距电原电动势的倒数 U ERv EU一、 1 、 、 一、1/E，与横坐标交点读数为电压表

10、电阻，斜率为 ，这种方法既可测电源电动势也可测电ERv压表的内阻。例4 :设计测定电压表内阻的方案。提供器材如下：电源（内阻很小，可忽略不计）：电阻箱一只，电压表一只（内阻待测），电键和导线若干。（1）画出实验电路图。（2）改变电阻箱阻值 R,可测得电压表对应的示数 U，将测得的几组数据在坐标纸上解析：（1 ）实验电器图如图16所示。（2） 由图像可知-=0.67E1RvE绘制成1/U-R关系图像，如图15所示，由图可确定电源的电动势为，电压表的内阻，得 E=1.49V , Rv=667 Q。 10001/U-1/R 图像原理：如图17所示，在用电压表和电阻箱并联测电源的电动势和内阻的方法中，

11、将记 录多组测量的R、U数据，分别以 -、1为纵坐标和横坐标得如图 18所示图象。R U因为由闭合电路欧姆定律得 E U Ur ,R、11 r一变形得，将纵轴表示路端电压的倒U E ER1 一 1 、数一，横轴表示电阻的倒数，则函数与自变量UR1 1成线性关系，即图线是一条倾斜直线。则U R图线与横轴交点的倒数绝对值为电池内阻r，图线与纵轴交点的倒数为电池的电动势E,斜率为E。在“测定某电源的电动势和内阻”实验中，实验电路如图（甲）所示,R为电阻箱，阻值范围09999 Q, Ro是保护电阻，V为理想电压表。 该同学连接好电路后，闭合电键S,改变电阻箱的电阻值，读取电压表的示数。根据读取的多组数

12、据，他画出了图（丙）所示的图像。（1）请在图（乙）中选择合适的器材根据电路图（甲）画线连接实物图。1（2）在图（丙）所示图像中，当U= 0.10V 1时，外电路处于 态。（选填“通路”、“断路”或“短路”）。（3 ）根据该图像可求得该电池的电动势E =V内阻 r =Q。-2q-1某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E和内电阻r。(1)先直接用多用表测定该电池电动势，在操作无误的情况下，多用表表盘示数如图a所示，其R()16671.450.33.25.20.030U(4.22.91/2.00(图b20.6.+0xk1.40图a示数为V(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定路。值电阻R。、开关S、若干导线和该电池组 成电路，测定该电池电动势。I.在图b中，根据电路图，用笔画线代替导线，将左侧实物图连接成完整电II 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。请用表中数据在图c坐标纸上描点，