实验九测定电源的电动势和内阻

1、实验(shyn)九 测定电源的电动势和内阻共五十三页【实验目的】1.测定电源的电动势和内阻。2.掌握(zhngw)用图像法求电动势和内阻。共五十三页【实验(shyn)原理】1.实验依据闭合电路欧姆定律。2.实验电路：如图共五十三页3.E和r的求解(qi ji)：由U=E-Ir得： 解得：4.作图法处理数据，如图所示共五十三页（1）图线与纵轴交点(jiodin)为E。（2）图线与横轴交点为（3）图线的斜率绝对值表示共五十三页【实验器材】电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关(kigun)、导线、坐标纸、铅笔。共五十三页【实验(shyn)过程】一、实验步骤1.电流表用0.6 A量程，电

2、压表用3 V量程，按实验电路图连接好电路。2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。共五十三页3.闭合开关，调节(tioji)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。填入表格中。4.断开开关，拆除电路，整理好器材。共五十三页二、数据处理1.数据记录(jl)设计表格，将测得的几组U、I值填入表格中。第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A共五十三页2.数据处理方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小根据(gnj)以上三组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。共五十三页方法二：用图像法处理数据在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路

3、电流I为横轴建立U -I坐标系，在坐标平面内描出各组（I，U）值所对应的点，然后尽量多地通过(tnggu)这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小（一次函数的纵轴截距），直线斜率的绝对值即为电池的内阻r，即共五十三页【误差分析】1.偶然误差(1)读数不准引起(ynq)误差。(2)用图像法求E和r时，由于作图不准确造成误差。共五十三页2.系统误差(1)若采用甲图，其U-I图像(t xin)如乙图所示。由于电压表的分流作用造成误差。结论(jiln)：E测E真。r测r真。共五十三页【注意事项】1.为了(wi le)使电池的路端电压变化明显

4、，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池)。2.要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值。3.为了使所画直线的斜率不太小，U-I图线纵轴刻度可以不从零开始，但要注意此时图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用 确定。应根据 确定。共五十三页热点 1 对实验原理、数据处理的考查【典例1】(2012福建高考)某研究性学习小组欲测定(cdng)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、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

5、池电动势。共五十三页()根据电路图,用笔画(bhu)线代替导线,将实物图连接成完整电路。共五十三页共五十三页()闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表 相应示数U。该学习小组测出大量数据(shj),分析筛选出下表所示的R、U数据(shj),并计算出相应的 与 的值。请用表中数据在坐标纸上描点,并作出 图线。R/166.771.450.033.325.020.0U/V8.35.94.84.23.22.90.601.402.003.004.005.000.120.170.210.240.310.35共五十三页 ()从图线中可求得E=_V。共五十三页【标准(biozhn)解答】（1）选择中间标尺，

6、10 V量程最小刻度为0.2 V,因此示数为（2）()依电路图连接实物图如图所示 共五十三页()据表格数据(shj)描点所作图像如图所示 共五十三页()据闭合电路欧姆定律得因此据图像(t xin)纵坐标读数的倒数得E=10.0 V(9.511.1 V均可)。答案：（1）9.4 （2）（）实物连线见标准解答 ()图线见标准解答 ()10.0 (9.511.1均可) 共五十三页热点 2 利用电阻箱和电流表测量电源的电动势和内电阻【典例2】(2014福州模拟)某研究性学习小组的同学用芭乐做成水果电池(dinch),并设计了一个如图所示的电路来测定该水果电池(dinch)的电动势和内电阻。实验中记录下

7、电阻箱的电阻值和对应电流计示数,将数据填在如下的表格中。已知电流计内阻为RG=500。共五十三页外电阻R/103电流I/10-6A电流倒数I-1/103A-12.115671.220500.725400.330330.03628共五十三页(1)甲、乙两同学利用图像法处理实验数据。甲同学作出的图像如图A所示,乙同学作出的图像如图B所示,你认为哪个同学作的图像对本问题的研究更科学(kxu)(选填“甲”或“乙”),其理由是_。共五十三页(2)利用(lyng)你认为科学的图像,得出该水果电池的电动势为_V,内阻为。(3)完成实验后,该研究性学习小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是 。共五

8、十三页【标准解答】(1)画出的 图线是一条直线(zhxin)，容易求出电池的电动势和内电阻，选乙。(2)由闭合电路欧姆定律得：E=I(R+RG+r)即 图像的斜率为解得E0.054 V，纵截距 得r=1 012 。答案：(1)乙 画出的 图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻(2)0.054(答案在0.0500.060之间均可) 1 012(答案在9001 200之间均可) (3)电池内阻过大共五十三页1.某同学用电压表、电流表测量(cling)一节干电池的电动势和内阻，采用的电路图如图所示，实验操作正确，他记录了七组（U，I）数据，关于数据的处理，下列操作正确的是( )共五十三页A.电

9、压表的读数U的平均值等于(dngy)电动势EB.任意取两组数据，代入方程E=U1+I1r，求出E、rC.画出U-I图像，由图像求E、rD.以上说法都正确共五十三页【解析】选C。电压表测的是外电路两端的电压，不等于电动势，A错误；测量的偶然误差很大，B错误；画出U-I图像，这七组数据对应(duyng)的点不一定都在一条直线上，作U-I图像时，舍去误差较大的点，故由图像法求E、r可减小偶然误差，故正确操作应为C。共五十三页2.某实验小组利用如图所示电路测定(cdng)一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：共五十三页待测电池，电动势约为1.5 V（小于1.5 V）电流表，量程3 mA电流表，量程0

10、.6 A电压表，量程1.5 V电压表，量程3 V滑动变阻器，020 开关(kigun)一个，导线若干（1）请选择实验中需要的器材_（填标号）。共五十三页（2）按电路图将实物（如图甲所示）连接起来。（3）小组由实验数据作出的U-I图像(t xin)如图乙所示，由图像(t xin)可求得电源电动势为_V，内电阻为_。共五十三页【解析】（1）根据本实验的原理以及特点，所选器材是；（2）根据电路图连接实物图时，一定要看清电路的结构，滑动变阻器的接线柱所在的位置(wi zhi)，注意导线不能交叉；（3）电源的电动势是纵轴截距1.45 V，内电阻共五十三页答案(d n)：（1）（2）如图所示（3）1.45

11、 2.9共五十三页3.听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学将一个土豆做成“水果电池”。同学们通过查阅资料知道这种水果的电动势大约1 V左右，又用量程为03 V、电阻约50 k的电压表测其两极时读数为0.96 V。可是当他们将四个这样的水果电池串起来给标为“3 V,0.5 A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光。检查灯泡、线路均没有故障，而用电压表直接测量其电压确实能达到3 V多。（1）据你分析，出现(chxin)这种现象的原因应当是_（不要求写分析、推导过程）。共五十三页（2）为了能尽可能准确测定“水果电池”的电动势和内阻，若实验室除了导线(doxin)和开关外，还有以下一些器材可供选择：A.电流表

12、A1（量程为00.6 A，内阻为1 ）B.灵敏电流表A2（量程为00.6 mA，内阻为800 ）C.灵敏电流表A3（量程为0300 A，内阻未知）D.滑动变阻器R1（最大阻值约10 ）E.滑动变阻器R2（最大阻值约2 k）F.变阻箱（09 999 ）共五十三页实验中应选择的器材是_（填器材前的字母(zm)代号）。在方框中画出应采用的电路图。共五十三页【解析】（1）水果(shugu)电池的内阻太大。（2）由于只有电流表没有电压表，所以只能选择变阻箱，不能选择滑动变阻器，设水果电池的内阻为r，当用电压表测其两极时有： 解得r=2.1 k，当变阻箱阻值取最小值时，电路中电流约为可知电流表选B较合适。

13、共五十三页答案(d n)：（1）见解析 （2）B、F 见解析共五十三页4.(2013浙江高考)采用如图所示的电路“测定电池(dinch)的电动势和内阻”。共五十三页(1)除了(ch le)选用照片中的部分器材外,()A.还需要电压表 B.还需要电流表C.还需要学生电源 D.不再需要其他器材共五十三页(2)测量(cling)所得数据如下:用作图法求得电池的内阻r=;(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻RA=。次数物理量123456R/1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43共五十三

14、页【解析】(1)从照片中的部分器材可以看出没有电压表,所以还需要(xyo)有电压表。(2)建立U-I坐标系,并将所得数据描点,连线作出电池的U-I图线如图所示图线的斜率为 故电池内阻r=0.75 。共五十三页(3)由 可得，电流表内阻(ni z)为答案：(1)A (2)0.75 (3)0.22 共五十三页5.某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括(boku)定值电阻（R0=5 ）一个，开关两个，导线若干，实验原理如图甲。（1）在图乙的实物图中,已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。共五十三页（2）请完成下列主要实验步骤：A.检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱

15、，示数如图丙所示，读得电阻值是_；B.将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V；C.将开关S2_，电压表的示数是1.16 V;断开开关S1。（3）使用(shyng)测得的数据，计算出干电池的内阻是_（计算结果保留两位有效数字）。共五十三页（4）由于所用电压表不是(b shi)理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_（选填“大”或“小”）。共五十三页【解析(ji x)】（1）连线如图所示（2）电阻箱读数为20 ;闭合S2后电阻箱才工作（3）S1闭合、S2断开时：RV很大，共五十三页可得：E=U1S1、S2都闭合时：代入数据(shj)得：故r0.69 （4）由于电压表不是理想电压表，当S1闭合、S2断开时，电压表的示数略小于电源的电动势。答案：（1）实物连线图见解析（2）20 闭合（3）0.69 （4）小共五十三页共五十三页内容摘要实验九。3.闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记。设计表格，将测得的几组U、I值填入表格中。量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大