高中物理 实验 测量电源的电动势和内阻学案(含解析)粤教版选修3-1

1、案例6学生实验：测定电源供应装置的电动势和内阻指定学习目标位置 1。知道测量电源供应装置电动势和内阻的实验原理，进一步感受电流引起的电源端子电压的关系。2。通过实验过程，熟悉实验方法，学习根据图像合理外延处理数据的方法。一、测量电路设计设计理念：图1如图1所示，无需通过测量U内部。只要移动滑动电阻器的接触测量U外部和通过电源供应装置的电流I，就可以实现闭合电路欧姆定律方程组的构建。E=u1 i1r E=U2 i2r 、样式能找到电源供应装置的电动势e和内阻r。二、实验设备正在测试的电池部分，电流表(0-0.6a)，一个电压表(0-3v)，一个滑动电阻器，一个开关，导线数。三、数据处理1.方法1

2、:充分利用实验测量的I，U数据。通过上述方程式找到组，更多e，r值集，然后求平均值。2.方法2: (1)在本实验中，为了减少实验误差，一般用图解法处理实验数据，即根据多个组测量的U，I值用作U-I图像。(2)延伸图形的两侧。纵轴截距表示打开状态，其纵坐标为电池电动势E。(3)水平轴截断点图2(公路结束电压U=0)表示段落情况，水平坐标值是段落电流。(4)图斜率的绝对值显示在电池的内部电阻R，即R=，图2中。首先，“voltammetry”测量电源供应设备的电动势和内阻。1.实验阶段(1)电流表在0 0.6a范围内，电压表在0 3v范围内，根据实验原理图连接电路。(2)将滑动电阻器的滑动移到一端

3、，使电阻最大化。(3)关闭开关，调整滑动电阻器，记录数据集(I1，U1)，使电流表、电压表清晰可见。用同样的方法测量几组I，U值。(4)断开交换机并清理设备。(5)通过数据处理、计算和作图两种茄子方法，求出电池的电动势和内阻。2.实验数据处理(1)求平均值法：e=u1 i1r，e=U2 i2rE=，r=。利用u，I的值，可以进一步求出几组E，R的值，从而计算出它们的平均值。(2)作为u-i图像方法。3.注意事项(1)为了使电池的公路端电压发生明显变化，应选择内部电阻大的旧电池和内部电阻大的电压表。(2)实验中不能把电流调节得太大，读数要快。阅读后立即切断电源，防止干电池大电流放电时电阻R的明显

4、变化。(3)电池的公路端电压变化不太明显的时候，制作图像时垂直轴单位可以变小，垂直轴起点可以从0开始。图3如图3所示，图和纵轴的交点仍然是电池的电动势E，但是图和横轴的交点不再是短路电流，内部电阻求出两个远离线的点为R=| | |。第二，“安全阻力法”测量e和r1.实验原理正如E=IR IR所知道的，你可以得到I，R的两组数据，列出E，R的两个方程，你就可以解出E，R。2.实验仪器旧电池、开关、可变电阻箱、电流表、电路图见图4。图43.数据处理(1)计算方法：e和r可以用e=i1 (R1 r)和e=I2 (R2 r)求解。(2)映射方法：从e=I (r r)中获得：R=e-R .由此，可以生成

5、R-图像，从斜率和截距中求出E和R。第三，“螺栓电阻法”测量e和r1.实验原理根据E=U R，可以得到U，R的两组数据，列出E，R的两个方程，就可以解E，R。2.实验仪器旧电池、开关、可变电阻箱、电压表、电路图见图5。图53.数据处理(1)计算方法：e和r可以通过用e=u1 r和e=U2 r方程组求解得到。(2)作图法：E=从u r获得的：=。制作-可以从图形的坡度比和截断点得到E和R。例1在“用电流表和电压表测量电池的电动势和电阻”的实验中。(1)配备下列设备A.电池1节B.滑动电阻器(0 20)C.滑动压敏电阻(0 1k )D.电压表(0-3v)E.电流表(0-0.6a)F.电流表(0-3

6、a)G.开关，导线数其中滑动电阻器需要选择_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(设备充电前的序列号)(2)为了最小化实验误差，请在虚线框中画出那个实验最合理的电路图。(3)根据实验数据绘制的同学U-I图像，如图6所示，图像中可用电池的电动势为_ _ _ _ V，内部电阻为_ V图6分析(1)滑动电阻器的最大值通常是要测试的电阻数的几倍。在牙齿实验中，电源内部电阻小，所以选择滑动电阻器小一点就行了。因此，滑动电阻器必须选择B。(也可以从容易调整的角度进行分析。必须选择电阻较小的滑动电阻器。）电流表的范围大于电源供应设备允许的电流，干电池

7、允许的最大电流通常为0.5 A，因此必须选择0到0.6a范围内的电流表，因此电流表必须选择E。(2)电路图如图所示。(3)如标题U-I图像所示，垂直截距为1.5 V，因此电池的电动势为1.5V。内阻r=| | |=| | =1 。答案(1)B E (2)另请参阅分析(3)1.5 1用训练用电流表和电压表测量电池的电动势E和内部电阻R的电路图7(a)所示，由一名同学测量的6组数据如下表所示。组123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05(1)根据牙齿数据，从图(b)中生成u-i图。图7(2)电池的电动势e=_ _

8、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ v，电池的内阻r=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答案(1)另请参阅分析(2) 1.46 (1.45 1.47均可)0.71 (0.68 0.74均可)解释牙齿问题用图形调查处理实验数据的能力。画线的时候，要尽可能多的点落在直线上，个别太远的点要向下，线要如图所示。在图形和纵轴的交点处，可以获得电动势E=1.46V，图形线和横轴相交的坐标(0.65，1.00)，E=例2一个研究学习小组电路测量电池组的电动势E和内部电阻R，如图8甲所示。根据实验数据绘制图B中所示的R-导体。其中R是电阻箱读数，I是电

9、流表读数，因此您可以得到E=_ _ _ _ _ _ _，R=_ _ _，R=_ _ _。图8分析是欧姆定律，e=I (r r)，r=-R因此，问题也可以知道乙道线的斜率为电动势E，纵轴截距的大小(内阻R)。E=3.0v，r=1.0。答案3.0 v 1.0 一个同学用电压表和电阻盒测量了电池的电动势和内部电阻，使用的器材包括一个固定值电阻(R0=5欧米茄)、两个开关、几个电线和实验电路也如图9所示。(1)在图10的实物图中，部分电路连接正确，完成剩下的电路连接。图9图10(2)完成以下主要实验步骤：检查并调整电压表，使指针指向0。如图11所示，调整电阻框以将阻力值设置为_ _ _ _ _ _ _

10、 _ _ _ _ _；图11关闭开关S1，断开开关S2，电压表的指示数为1.49V。开关S2_ _ _，电压表显示数为1.16v。卸下交换机S1。(3)使用实测数据计算干电池的内部电阻为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(计算结果保持两个有效数字)。答案(1)如图所示(2) 20 关闭(3) 0.69 解释(2)从标题图中读取的电阻箱电阻为R=20；断开S1闭合S2，将电压表视为理想传记计量器，电压显示为电源电动势E=1.49V，然后关闭S2，电压显示为R的双端电压。干洛电流I=A=0.058A(3) I=，因此r=-r0-r=(-5-20) =0.69 。1.(双重选择)

11、图1显示了基于测量电池的电动势和内部电阻的实验记录的U-I图像。在以下有关牙齿图像的说明中是正确的()图1A.纵轴截距表示要测试的电池的电动势，例如e=3.0vB.横轴截断点表示短路电流(例如i0=0.6 a)C.根据r=，要测量的电池的内部电阻计算为5 D.根据r=| |计算要测试的电池的内部电阻为1 答复AD因为分析纵坐标不是从0开始的，所以横轴截距不是段落电流，内部电阻R=| |=1 。2.(双重选择)在用保安法测量电池的电动势和电阻的实验中，以下两者中有错误()A.要用旧电池作为测试的电源，以使电压表读数的变化明显B.必须选择内部电阻小的电压表和电流表C.移动滑动电阻器的滑动触点时，滑

12、动电阻器的短路不会导致电流表过载D.滑动电阻器的电阻尽可能大，测量误差小答复BD在分析电压电流测量电池电动势和内阻的实验中，应选择内阻大的电压表和内阻小的电流表，滑动电阻器电阻值不能太大，过大的话不容易调节。3.(单选)如图2所示，测量A、B、C三位同学设计的功率电动势和内阻的电路。电路中R1、R2是已知电阻值的电阻。以下哪项是正确的()图2A.a .只有a同学设计电路才能测量电源供应装置的电动势和内阻。B.b只有同学设计电路才能测量电源供应装置的电动势和内阻。C.C .只有C同学设计电路才能测量电源供应装置的电动势和内阻。D.可以测量3位同学设计电路电源供应设备的电动势和内阻。答案d在分析图

13、甲中，可以使用E=I1 (R R1)，E=I2 (R R2)获取电源的电动势和内阻，在图B中，可以使用E=U1 R，E=U2 R获取电源的电动势和内阻。图C4.在“测量电池的电动势和内阻”实验中，进行了一些实验电路连接。图3(1)图3甲所示的实验电路，图B中剩余的电路连接。(2)滑动电阻器的滑动片必须放在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的末端(选择“A”或“B”)，以防止在图B的电路过程中传记计量器被烧焦。(3)图4是基于实验数据的U-I图像，如图所示，电源供应设备的电动势E=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，内部电阻R=_

14、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ v图4答案(1)另见分析(2)B (3)1.5 1.0分析(1)电路连接如图所示。(2)关闭开关前，滑动电阻器接入电路中电阻值最大，所以应将幻灯片放在B端。(3)如图所示，电源电动势为1.5 V。内阻r=1.0 。5.用同学伏安测定电池的电动势和内阻，目前具有以下记载：A.测试的电池部分B.电流表：范围0 0.6a，内部电阻0.1C.电流表：范围0 3a，内阻0.024D.电压表：范围0 3v，内部电阻未知E.电压表：范围0-15v，内部电阻未知F.滑动电阻器：0 10，2 AG.滑动电阻器：0 100，1 AH.开关，导线数在电压电流测量电池电动势及内

15、阻实验中，受电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内部电阻。(1)从上述设备中选择适当的设备：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填写选项前的字母)；(2)在图5(a)框中绘制相应的实验电路图。图5(3)根据实验中电流表和电压表的指示数，获得了图(B)中所示的U-I图像，修正了实验系统错误后电池的电动势E=_ _ _ _ _ _ _ _ _，内部电阻R=_ _ _ _ V答案(1)另请参阅ABDFH (2)分析(3)1.5 0.9分析(1)为了尽可能准确地测量电动势和内阻，必须选择的设备为A、B、D、F、H。(2)实

16、验电路图(3)基于u-i图像E=1.5 vR=-0.1 =0.9 。6.一个同学用电流表和电压表测量电池的电动势和内阻的实验中连接了2.5欧米茄的保护电阻R0，实验电路见图6甲。(1)根据图a电路原理图物理连接图b。图6(2)根据上述电路原理图，正确连接实验电路、开关S后，滑动电阻器的滑动触点P从A侧逐步滑动到B侧，发现电流表的数量逐渐增加，电压表的显示数量几乎没有变化。电压计的指示数急剧变化，直到滑动触点P滑向相邻的B侧。以上原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)修正错误后，同学成功完成实验，实测

17、数据见下表。请根据牙齿数据绘制图7中的U-I图像，图中电池的电动势E=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ v，内部电阻R=_I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60图7答案(1)如图所示(2)滑动压敏电阻的总电阻大小太大(3)如图所示1.48 0.57.小明想测量一颗电池的电动势E和内阻R，实验仪器用DIS电流传感器(可以看作理想电流表，测量的电流用I表示)，电阻盒(电阻值用R表示)，一个开关和几个电线。牙齿同学设计是图8甲所示的电路实验和数据收集。甲以病床图8(1)小明设计实验的原理表达式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(用e，r，I，r表示)。(2)小明在关闭开关前，将电阻箱电阻设为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(选择最大值、最小值或随机值)在实验过程中，必须将电阻框移动到图中(3)小明根据实验收集的数据制作图C所示的-R图像，图