实验测定电源的电动势和电阻

1、实验：测定电源的电动势和电阻1、考纲要求考纲内容能力要求考向定位实验：测定电源的电动势和内阻能够根据实验要求正确选 择实验器材和实验电路，并能 熟练测定电源电动势和内阻。用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻实验是中学需重点掌握的实验， 利用U-I 图象处理实验数据是这个实验的重点 ，也是 高考考查实验的重点题型之一。2、 考点整合实验电路如图所示，根据闭合电路欧姆定律：E=U+lr，本实验电路中电压表的示数是准确的，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，|_| j -I.-1- m _i- -1 -m- I-1-1- m _i

2、1.-I - J-1i_,j!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 处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条直线，使尽量多的点在这 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关系的误差是很小的。它在U轴上的截距就是电动势E （对应的1=0），它的斜率的绝对值就是内阻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=|A U/A I |）。为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用使用 过一段时间的1号电池）电阻R的取值应该小一些,3.0U-I图象2.01.0I/A0.40.6f U/V例题1利用如图

3、所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键， 测量一个电池组的电动势和内电阻。画出实验电路图，并用笔画线作导线将 所给器材连接成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表 达式。解析:与学生实验相比，用电阻箱代替了电流表。由于电压可测， 由电压、电阻就可以算出电流。电路图如右。实验方法有两种：改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2 ,根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，E =U1 U1r,E =U2R1土r。解这个方程组可R20.2尺-R? UU 2U 2R1 U1R25 -U2 R1R2U 2R1 U1R2改变电阻箱阻值，读出电压表对应的示数，多测几组

4、数据，利用U-I图象求电动势和内电阻。 这样偶然误差会更小一些。该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的。所以选取电阻箱阻值时不宜太大，电压表则应该选用内阻较大的。如果只给出电阻箱和电流表，同样可以测量电源的电动势和内电阻。高考重点热点题型探究例1（2008广东理科基础）13.在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确的U-1图像，如图4所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是A.短路电流B.电源内阻C.电源电动势D.全电路电阻答案：B阻。解析：测定电源电动势和内阻”的实验中的U-1图像,图线斜率绝对值表示电源的内例2（ 2006广东）某同学设计了一个如图 7所示的实验电路

5、,用以测定电源电动势和内阻,3V ）、电流表（量程 0.6A，内阻小于1 Q ）、使用 的实验器材为：待测干电池组（电动势约电阻箱（099.99 Q）、滑动变阻器（010Q）、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 量产生误差的原因是（2 ）简要写出利用图连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20 Q。试分析该测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V、内阻 r =（计算结果保留三位有效数字）图像，由此求出待测干电池组的电动势【剖析】测定电源电动势和内阻实验的原理知,此种接法出E

6、 =现误差的原因是电流表的分压作用。R=r+r 安, R/图线的斜率表示电源电动势的倒 R阻r = 2.33 Q。有的考生不能正确理解， 图象的数，据此得出电动势 E = 2.81v, 物理意义，从而无法得出正确的答案。【答案】（1）并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大（2）调节电阻箱 R，断开开关K,将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数; 断开开关D,再次调节电阻箱 R，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数（3）2.81 2.33限时基础训练班级姓名成绩1.(2007 广州梅州)某同学利用图甲所示的电路测定 电源的电动势和内阻.断开开关，调整电阻箱阻值 R，再闭合开关，

7、读取电压表示数U，多次重复，取得多1 1组数据后，作出 一-图线如图乙所示，则该电池U R电动势E=V，内电阻r= Q1.答案：电动势 E= 10 V，内电阻r= 0. 5 Q 解析：由闭合电路欧姆定律与图线信息可得出结果。2.(2008 深圳市南山区联考)现有一节干电池、一个电键、若干导线，还有一个滑动变阻器(015 Q )、一个电阻箱、一只伏特表、一只安培表，请绘出三种测量电池电动势和内 电阻的线路图，写出各自的计算公式，并做必要的说明.2.答案:(1)采用滑动变阻器；安培表和伏特表，联成电路图如图2,改变R阻值，代入e=U+lr , 取平均值. 采用电阻箱、安培表、电路图如图3，改变R阻

8、值，代入e=I(R+r)，取平均值； 采用电阻箱，伏特表，电路图如图4，改变R阻值，3.(2008 深圳市)某同学利用实验所得的U I数据，根据电池的输出功率 测电池组的输出功率 P随外电阻R变化的图线如右图所示。若 外电路分别为2.5 Q和10Q的电阻时，它们的实际功率分别为 W和W实际使用时，在这两个电阻中选择阻值 为Q的电阻较好，理由是：理论研究证明，当电路的外电阻等于电源电源内阻时，电源电 源的输出功率最大，则由上题所得图线可知，被测电池组的内 阻r= Q，电动势E=V。3.答案：40, 40, 10,在功率相同时，10Q的效率高，5,疋：“测定电池电动势和内阻”P = IU，得出被3

9、0代入e=U + rU/R,取平均值.宀:-.4：-.基础提升训练1. 一特种电池的电动势粗略定值为9V,内阻约为54 Q ,已知该电池允许输出的最大电流为50m V,为了测定这个电池的电动势和内电阻，某同学在实验室利用了如图所示电路。图中电压表内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱。阻值范围 0-9999 Q , R0是保护电阻。1”1L-7J6J.4H 2 1 oo o O 000.(1) 实验室中备有的定值电阻Ro有以下几种规格：(A) 10 Q ,2.5 W ( B) 100Q ,1W( C) 200 Q ,1W( D) 2000Q ,5W实验时，R0应选用 _ (填字母代号)较好

10、。(2) 将上述选用的保护电阻R0接入电路,断开开关，调整电阻箱阻值，再闭合开关，读取电压表1 1示数U,多次重复，取得数据后，作出如上图所示一图线，则该电池电动势UR0 + Re=V，内电阻 r=Q1 解析：.(1)当电阻箱电阻调为零，电路中电流最大时，根据闭合电路欧姆定律可求出R0打9的阻值，即 R0=- =54J. -1261，故应选“C”,且其工作的最大功率经验上不超过|m0.05其额定功率。U1r11(2)由闭合电路欧姆定律得.；：=ur ,变形后为，由此可知图R0 + RU名 R0+R 名一 1线与纵坐标轴的交点值为电动势的倒数，即V=10V.而图线的斜率为 k=5,所以0.1r=

11、k e =50 Q.2. 某研究性学习小组利用图1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图2所示的R-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=Q。I一一一12.答案2.9 ; 0.9I_Jlip解析由闭合电路欧姆定律I，所以图中直线的斜率值为电源电动势的值，截距为内电阻的值，所以求出电源电动势为 2.9V，内电阻为0.9 Q。能力提升训练第I卷(共48分)、选择题(本题包括6小题，每小题8分，共48分。每小题至少有1个选项符合题意)1.如图所示是根据某次实验记录数据画出的U-I图象.下面关于这个图象的各种说法正确的是()A.电源电动势为3V B .

12、短路电流为0.6AC.电池内阻为5 QD .电池内阻无法确定1.答案：A解析：由闭合电路欧姆定律可知U=E- I r,当I=0时,U=E=3.0 V, r= U/ I=1 Q ,短路时U=0,则 I 短=E/r=3.0 A。2.如图所示，把两个电源的U-1关系曲线取相同的坐标，画在同一坐标系中，由图像可得出的正确结论是（）E 2 ,E 2 ,E2,E2,E 1 =E 1VE ivCD2.答案：B内电阻ri> r 2 发生短路时I 1 > 12内电阻ri> r 2 发生短路时I 1 >【2解析：由闭合电路欧姆定律可知U=E-lr, U I关系曲线上的纵截距表示E,横截距表

13、示I短,斜率表示r。3.如图所示, 系图线，由图比值比值C.比值为测电源电动势和内电阻时，依据测量数据做出的路端电压与电流强度的关 DC平行于横坐标轴，DE平行于纵坐标轴，由图可知（）匹表示外电路电阻OEAC表示电源内电阻CDCO表示电源电动势AOOCDE的面积表示电源的输出功率矩形3 .答案：ABD解析：电源电动势看纵截距，电源内电阻看斜率，外电路电阻R=U/I也就是OD直线的斜率，电源的输出功率 P出=UI即矩形OCDE的面积。4.（07江苏）某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表的量程为 约0.1 Q ;电压表的量程为3V,内阻约6阻较小，下列电路中正确的是0.6A，内阻 k

14、 Q;G为小量程电流表；电源电动势约3V,内nt定一段电附丝c约刃1）的电皿0 1（B）测進电源的电动弊和内电秋約九（C）胡绘小灯泡（和罡电压为工§门的伏安持性曲线（D）-虬宦电谎灵内阻4 .答案：AB解析：测电阻丝的电阻采用外接法且滑线变阻器接成限流式 ，测电源的电动势和内阻采用外 接法以减小误差，描绘小灯泡的伏安曲线滑线变阻器应采用分压电路 ，测电流表的内阻应把电 阻箱与电流表并联。5.（04广东）可用理想电压表 V理想电流表 A、变阻器R以及电键K和导线等器材来测量 某一电源E的电动势和内阻。下面给出了四个电路图，图中+、一代表电源的正、负极和电表的正负接线柱。正确的电路图是（

15、）A解析：AD明显错误，而C则是把电表的正负接反了。 6随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经占有了相当大的市场份额。如图所示是 中国科健股份有限公司生产的一块手机电池 夕卜壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势 待机状态下平均工作电流分别是（A. 4.2V14.58mAC. 3.7V14.58mA6 .答案：C 解析：由电池上的信息知1=700/48=14.58 mA。B . 4.2VD. 3.7VE=3.7V,CC )700mA700mA由电流的定义知卿申療片"令flLj_kXi 货第U卷（共60分）£和内电阻r。实验中共测出五组数(1)7. （15分）用伏安法

16、测定两节干电池组成的电源的电动势 据，如下表所示：12345U (V)2. 802. 602. 502 . 202 . 00I ( a )0. 480. 801 . 001 . 601 . 96将图中所给的器材连接成测量&、r的电路，并用箭头标出电键闭合前滑动变阻器滑(2)动触头的位置。在图中作U I图线，根据 图线求出：电动势£ = 内电阻r =V,11。若考虑电流表、（3）测量结果的影响，则7 答案：（1）见图 3. 00V电压表内阻0. 50Q真。& （ 15分）（06江苏）现在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

17、选择的器村如下：电流表 A1、A2（量程0500 A ）内阻约为 500,滑 动变阻器 R （阻值0100,额定电流 1.0A）,定值电阻 R1 （阻值 约为100） 电阻箱 R2、R3 （阻值 0999.9）,开不能满足实验要求,关、导线 若干。由于现有电流表量程偏小,为此，先 将电流表改装（扩大量程），然后再按图电路进行测量。（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11，记录 R2的值。E. 断开S2,闭合S3F. 调

18、节滑动变阻器R,使A1、A2的指针偏转适中，记录A1的示数11请按合理顺序排列实验步骤（填序号）： Q（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,设为 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R,测电池的电动势和内阻用电流表A、电阻箱R3及开关S按图所示电路测电池的电动势和内阻。实验 时，改变 R1的值，记录下电流表 A的示数I，得到若干组 R3、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电池电动势E和内r。a. 请写出与你所作线性图象对应的函数关系式 qb. 请在虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两上坐标轴 所代表的物理量，用符号表示）c.图中表示E.图中表示E.8.答案：（1） C B F E D A（2） 12 ,11.7（3）答案一 ：a: R3+Ra=E（1/I）- rc.直线斜率的倒数，纵轴截距除以斜率 鼻 Jia,.丄c.直线的斜率，纵轴截距的绝