第4章第3节测量电源的电动势和内电阻.

1、测量电源的电动势和内电阻实验知能清清楚楚"IV苜页 上一页 下一页 AI末页IV苜页 上一页 下一页 AI末页一、实验目的1. 用伏安法测电源的电动势和内电阻。学会用“代数法”和“图像法”分析处理实验数据。首页二、实验原理上一页下一页»1末页原理图如图4-3-1所示。改变滑动变阻器的阻值,图 4-3-1测出两组人"的数据，代入方程E=U+Irt可得到方程组E=Ut+ItrE=U2+l2r解此方程组可求得:电动势"畑凹，内阻厶一人IV苜页 上一页 下一页 AI末页疋4三、实验器材待测电池一节、滑动变阻器、电流表(006 A)、电压表(0-3 V).开关、导

2、线、坐标纸、直尺。U!、实验步骤上一页下一页AI末页疋上一页下一页AI末页疋1. 确定电流表、电压表的量程，按图4-3-2所示把器材连接好。IV首页 上一页 下一页 AI末页上一页下一页AI末页疋上一页下一页AI末页疋3.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数,记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录 几组/和U的值，并填入预先设计的表格中。4.断开开关，整理好器材。五、数据处理1代数法E=Ul+lir9运用方程组 厂'求解E和c利用所测U、/值多求几组E和的值，最后算出它们的以纵轴表示路端电压，横轴表示总电流，建立直角坐标系，将 所测多组相应的U、f值进行描点，然后

3、用平滑 的曲线将各点连接起来。由U=E-"知，UI 图像是一条斜向下的直线，如图4-3-3所示。图4-3-3(1) 直线与纵轴的交点表示电动势E.(2)直线与横轴的交点表示短电流直线斜率的绝对值等于电源的内阻r=k =AUA7°上一页下一页AI末页疋上一页下一页AI末页疋1.偶然误差(1)电压表和电流表的读数误差。(2) 由于导线与电池接触不好造成电池内阻不稳定产生误差°(3) 作图线时描点.连线不准确产生误差。IV首页上一页下一页AI末页疋2. 系统误差公式U=E-Ir中7是通过电源的电流，而本实验电路是 存在系统误差的，这是由于电压表分流人，使电流表示值/測

4、小于电池的输出电流f真。因为/真=/»+/v而八=?，U越 大,人越大，U趋于零时，/、也趋于零。所以它们的关系可用 图4-3-4表示，由图线可看出r和E的测量值都小于真实值。r测V如E測VE真。七、注意事项1. 为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些, 宜选用旧电池和内阻较大的电压表。2. 电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻厂会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A,短时间放电不宜超过0.5A,因此，实验中不要将/调得过大,读电表要快，每次读完后应立即断电。IV首页上一页下一页»1末页疋3.电压表、电流表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些

5、，以减小读数时的相对误差。4.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像时，纵轴 单位可以取得小一些，且纵轴起点可以不从零开始。5画U1图像时，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，个别偏离直线太远的点可舍去不予考 虑。这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。m常考题点明明白白例1在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻” 的实验中。（1）备有如下器材A.干电池1节B.滑动变阻器（020 H）C.滑动变阻器（01 kH） D电压表（03 V）E.电流表（00.6A）F.电流表（03A）G.开关、导线若干其中滑动变阻器应选,电流表应选(只填器材前的序号)(2)为了最

6、大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图。IV首页 上一页 下一页 AI末页(3)某同学根据实验数据画出的U-I图像如图4-3-5所示,疋疋由图像可得电池的电动势为 V,内电阻为AI末页疋解析(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时 较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B.(也可以从便于调节的角度 来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器)电流表的量程吴大(2)电路图如图所示。下一页 AI末页IV首于电源允许通过的电流，对于千电池来讲允许通过的最大电流 一般是0.5A,故需要选择006Alr程的电流表，所以电流 表应选E.由题中

7、图像可知：纵截距为1.5 V,故电池的电动势为15 V;内电阻0.9-1.50.6 - 04首页上一页下一页AI末页疋首页上一页下一页AI末页疋答案B E (2)见解析图(3)1.51首页上一页下一页AI末页疋例2在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验 中，所用电流表和电压表的内阻分别为01 Q和1 kilo图436为实验原理图及所需的器件图。图 4-3-6疋疋IV首页 上一页 下一页 AI末页(1)试在图乙中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路。(2)位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在如图4-3-7所示的坐标图中画出U4图像，根据图像读出电池的电动势E=V,根据图像求出电

8、池的内电阻尸=实验序号123456/A0.120.200.310.320.500.57I/V1.371.321.241.181.101.05【解析(1)先将电源、开关、电流表、滑动变阻器按照 一定顺序连接好，再将电压表并到滑动变阻器与电流表串联电路两端，实物连接如图所示。上一页下一页疋束d 跟踪训练扎扎实实1.（多选）关于“用电流表和电压表测干电池的电动势和内电阻”实验的注意事项，下列说法中正确的是（上一页下一页»1末页疋上一页下一页»1末页疋A. 应选用旧的干电池作为被测电源B. 不能长时间将流过电源的电流调得过大C. 应选用内阻较小的电流表和电压表D.根据实验记录的数据

9、作UI图线时，应通过尽可能上一页下一页»1末页疋上一页下一页»1末页疋多的点画线，并使不在图线上的点大致均匀分布在直线的两侧IV首页上一页下一页AI末页解析=为了使电池的路端电压变化明显，应选用电池内阻较大上一页下一页»1末页疋上一页下一页»1末页疋的旧电池，A对；电池在大电流放电时消耗电能较多，使得E和厂明显变化，因而不能长时间将流过电源的电流调得过大， B对；电压表内阻越大，分流作用越小，误差越小，C错；作 UI图线时，应使尽可能多的点在直线上，不在图线上的点大 致均匀分布在直线的两侧，D对.答案：ABDIV首页2.（多选）为了测出电源的电动势和内阻

10、，除待测电源和开关、导线以外，配合下列哪组仪器，才能达到实验目的（）A. 一个电流表和一个电阻箱B. 一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器C. 一个电压表和一个电阻箱D. 一个电流表和一个滑动变阻器解析：电阻箱既可以改变阻值，又可以读出阻值，配台个电流表或电压表，就可以测出电源的电动势和内阻，选项A、C正确；根据伏安法测电源电动势和内阻的方法可知，选项B正确，D错误.答案：ABC结IV首页 上一页 下一页 纠末页3（多选）如图43冷所示是根据某次测量 电源电动势和内电阻的实验数据画出 的UI图像。关于这个图像，下列说法 中正确的是（）图 4-3-8A.纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=6.

11、0VB. 横轴截距表示短路电流，即/短=05AC. 待测电源内电阻r=3QD.电流为0.3 A时的外电阻7?=18 QIV首页上一页下一页»1末页疋解析：图像与纵坐标轴的交点对应的电流值为0,此时为开路 状态，截距即为电源电动势F = 6.0 V,选项A对；但图像与横坐标轴的交点对应的路端电压 = 5.0 V,所以0.5A不是短路电流，选项B错;Q = 2£2,选项C错；当IV首页上一页下一页AI末页疋U 5 4/ = 03A时，由部分电路欧姆定律得7? = 7 = «=18£1,选项D对. 答案：AD4.在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中

12、,IV首页上一页下一页AI末页疋IV首页上一页下一页AI末页疋被测的电源是两节干电池串联的电池组。可供选择的实验器材如下:A电流表，量程006A,03 AH 毫安表，量程。100 mA,010() pAC. 电压表，量程。3 V,015 VD. 滑动变阻器，01 0000.1 AE.滑动变阻器，020 Q, 2AF.开关一个，导线若干图 4-3-9(1)为了尽量得到较好的效果，电流表应选,量程应选(2)如图4-3-9 W甲、乙两个可供选择的电路，应选电路进行实验。实验中误差是由于表的读数比实际值偏造成的。IV首页上一页下一页解析：(1)一般干电池允许通过的最大电流为0.5 A,故电流表应 该选

13、A,其量程应该选0-0.6A。两节干电池串联后的电动势为 3.0 V,故电压表量程应该选0-3V.滑动变阻器的最大阻值只 需要比电池组的内阻大几倍即可，故选择E.应该选乙电路，电流表的内阻和电源内阻相差不大，其分压作 用不可忽略，而电压表的内阻相对滑动变阻器的阻值来讲大很 多，其分流作用可以忽略，故选择乙电路.实验中电压表的示数 是路端电压，电流表的示数比干路中的电流略小，所以实验中的 误差是由于电流表的读数比实际值偏小所造成的.答案：(1)A 00.6 A 03 V E (2)乙电流小IV首页上一页下一页AI末页6.为测量一电源的电动势及内阻下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表。A

14、. 量程为IV、内阻大约为的电压表B. 量程为2V、内阻大约为2k的电压表C. 量程为3V、内阻为3kQ的电压表选择电压表串联kd的电阻可以改装成量程为9 V的电压表。(2) 利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用 符号窈匕、窃V?或窈X与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压 表)，在虔线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图。首页上一页下一页AI末页根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50V时，电阻箱的阻值为15.0 n；电压表示数为2.00 V时，电阻箱的阻值为40.0则电源的电动势丘=V、内阻 r=«2。解析：改装电压表时，其内阻值要准

15、确告知，所以排除A.H而选C；再由闭合电路欧姆定律可知U =+ R ),代入数据得R .6 kQ.IV首页 上一页 下一页 AI末页(2)电路图如图所示:,将 t/i = 1.50 VxIV首页 上一页 下一页 AI末页IV首页 上一页 下一页 AI末页7?i 15.0 0 及 6 2.00 V、R2 40.0 £1 代入上式解得：E 2.5 V、答案:(1)C 6 (2)图见解析(3)2.510IV首页 上一页 下一页 AI末页IV首页 上一页 下一页 AI末页IV首页 上一页 下一页 AI末页IV首页 上一页 下一页 AI末页IV首页 上一页 下一页 AI末页电流表釦（量程。30

16、 mA）； 电流表AX量程U10U mA）； 电压表V（量程06 V）；滑动变阻器&（阻值05 £2）； 滑动变阻器曲阻值。300 £1）;开关S个，导线若干条。某同学的实验过程如下:I 设计如图4-3-11所示的电路图，正确连接电路。IV首页 上一页 下一页 AI末页II将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组1/和f的值，并记录。以1/为纵轴，I为横轴，得到如图4-3-12所示的图线。/mA上一页下一页AI末页m断开开关，将心改接在、Q之间，a与直接相连，其他 部分保持不变。重复II的步骤，得到另一条t/j图线，图线与 横轴/的交点坐标为（/o.o）,与纵轴u的交点坐标为（0, 5）。上一页下一页AI末页回答下列问题，（1）电流表应选用,滑动变阻器应选用。由图4-3-12的图线，得电源内阻厂=0。（3）用儿、5和表示待测电阻的关系式心=,代入数值可得心。（4）若电表为理想电表，他接在庆C之间与接在A、B之间， 滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范M3,电压表示数变化范围上一页下一页AI末页上一页下一页AI末页。（选填“相同”或“不同”）IV首页上一页下一页AI末页(2) 由题