實(shí)驗(yàn)九測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

實(shí)驗(yàn)九測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．掌握用電壓表和電流表測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法．2．學(xué)會(huì)用圖象法求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．【實(shí)驗(yàn)原理】1．如圖實(shí)Ⅸ－1甲所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值．抓綱扣本·落實(shí)基礎(chǔ)第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二2．用圖象法來(lái)處理數(shù)據(jù)，即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組I、U值畫出U－I圖象，如圖實(shí)Ⅸ－1乙所示，直線跟縱軸交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)的值，圖線的斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻r的值．第三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二【實(shí)驗(yàn)器材】電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、干電池、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆．【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按圖實(shí)Ⅸ－1甲所示連接好電路．2．把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到左端，使有效電阻最大．3．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣的方法測(cè)量幾組I、U數(shù)據(jù)，將記錄的數(shù)據(jù)填入表格中．第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4．?dāng)嚅_開關(guān)，整理好器材．5．處理數(shù)據(jù)，用公式法和圖象法兩種方法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值．【誤差分析】1．偶然誤差(1)由讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差．(2)用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差．(3)測(cè)量過(guò)程中通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電流過(guò)大，都會(huì)引起E、r變化．第五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二2．系統(tǒng)誤差由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差．(1)如圖實(shí)Ⅸ－1甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋I(xiàn)A)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓．而實(shí)驗(yàn)中忽略了通過(guò)電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大．當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí)，IV＝0，IA＝I短，短路電流測(cè)量值＝真實(shí)值．如圖實(shí)Ⅸ－2所示，可知E測(cè)＜E真，r測(cè)＜r真．第六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)若采用如圖實(shí)Ⅸ－3甲所示的電路，IA為電源電流真實(shí)值，理論上有E＝U＋UA＋I(xiàn)Ar，其中UA不可知而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大．當(dāng)電流為零時(shí)，UA＝0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E，如圖實(shí)Ⅸ－3乙所示，可知E測(cè)＝E真，r測(cè)＞r真．第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二【注意事項(xiàng)】1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的1號(hào)干電池)．2．干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)明顯下降，內(nèi)電阻會(huì)明顯增大，因此在實(shí)驗(yàn)中不要將電流I調(diào)得過(guò)大，讀數(shù)要快，每次讀完立即斷電．3．在畫U－I

圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮．第八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4．干電池內(nèi)阻較小時(shí)路端電壓U的變化也較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢(shì)小很多，這時(shí)，在畫U－I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始)．但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流Im，不過(guò)斜率的絕對(duì)值仍是電源的內(nèi)電阻．第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二［例1］(2013·保定統(tǒng)考)用電流表和電壓表測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻為1Ω以下)．除給出的電池、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：A．直流電流表(0～0.6A～3A)；B．直流電流表(量程為5A)；C．直流電壓表(0～3V～15V)；D．直流電壓表(量程為2V)；剖題探法·突破考點(diǎn)考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)儀器的選擇及數(shù)據(jù)處理第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二E．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0～20Ω，額定電流為2A)；F．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0～1000Ω，額定電流為0.1A)．(1)為了得到盡可能好的實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________．請(qǐng)你畫出實(shí)驗(yàn)電路的原理圖．(填器材前的字母序號(hào))(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)?jiān)趫D實(shí)Ⅸ－4中作出U－I圖線．根據(jù)圖線可知：電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(3)若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，可利用公式E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r算出E和r，這樣做可能得出誤差較大的數(shù)值．則選用第________組和第________組數(shù)據(jù)，求出的E和r誤差最大．[解析]

(1)電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，電壓表選量程為2V的D；實(shí)驗(yàn)中通過(guò)電池的電流不能太大，電流表選0～0.6A即可，故選A；滑動(dòng)變阻器選20Ω的即可起到調(diào)節(jié)的作用．電流表的內(nèi)阻未知，且電源的內(nèi)阻較小，故電路設(shè)計(jì)如圖所示．第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)描點(diǎn)作圖如圖所示，圖線是一條斜直線．其中第4組讀數(shù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的偶然誤差過(guò)大，作直線時(shí)應(yīng)剔除．同時(shí)為使直線布列合理，使縱坐標(biāo)從1.00V開始記刻度．由圖象得：E＝1.45V(±0.02V)，r＝0.70Ω(±0.03Ω)．第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(3)利用兩組數(shù)據(jù)解方程組E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r求得E、r，就等效于在坐標(biāo)系中選用(U1，I1)、(U2，I2)作U－I圖象求得E、r.故知選用第3組和第4組數(shù)據(jù)解出的E、r的誤差最大．[答案]

(1)A

D

E電路圖見解析(2)U－I圖線見解析1.45(±0.02)

0.70(±0.03)

(3)3

4第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二［例2］(2012·福建理綜)某研究性學(xué)習(xí)小組欲測(cè)定一塊電池的電動(dòng)勢(shì)E.(1)先直接用多用電表測(cè)定該電池電動(dòng)勢(shì)．在操作無(wú)誤的情況下，多用電表表盤示數(shù)如圖實(shí)Ⅸ－5，其示數(shù)為________V.考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二③從圖線中可求得E＝________V.第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二[解析]

(1)由多用電表的選擇開關(guān)知選用的是直流10V擋，則其分度值為0.2V，根據(jù)“半格估讀法”可讀得結(jié)果為9.4V.(2)①根據(jù)電路圖，實(shí)物連線如圖所示第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二②描點(diǎn)、連線，注意使所畫出的直線盡可能多的通過(guò)所描出的點(diǎn)或使所描出的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)．如下圖所示．第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二[答案]

(1)9.4

(2)①②見解析③9.5～11.1均可第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二1．某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0～20Ω，連接電路的實(shí)物圖如圖實(shí)Ⅸ－8所示．該學(xué)生接線中錯(cuò)誤的和不規(guī)范的做法是達(dá)標(biāo)訓(xùn)練·技能過(guò)關(guān)第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二A．滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B．電流表接線有錯(cuò)C．電壓表量程選用不當(dāng)D．電壓表接線不妥答案

ABD第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二2．用圖實(shí)Ⅸ－9所示電路測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用．除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二a．電流表(量程0.6A、3A)；b．電壓表(量程3V、15V)；c．定值電阻(阻值1Ω、額定功率5W)；d．定值電阻(阻值10Ω、額定功率10W)；e．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～10Ω、額定電流2A)；f．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～100Ω、額定電流1A)那么：(1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇________V，電流表的量程應(yīng)選擇________A；R0應(yīng)選擇________Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是________Ω的滑動(dòng)變阻器．第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)已在U－I圖中標(biāo)出，如圖實(shí)Ⅸ－10所示，請(qǐng)你根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)位置完成U－I圖線，并由圖線求出該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二解析

(1)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，故電壓表選3V的量程；實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)電池的電流不能太大，所以電流表選0.6A的量程．定值電阻若選10Ω，則電路中電流太小，故定值電阻選1Ω；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就行，取0～10Ω就能很好地控制電路中的電流和電壓，故滑動(dòng)變阻器選0～10Ω.第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二答案

(1)3

0.6

1

0～10

(2)U－I圖象見解析1.50

0.88(0.80～0.90均算對(duì))第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二3．(2013·沈陽(yáng)質(zhì)檢)某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)多用電表中的電池進(jìn)行更換時(shí)發(fā)現(xiàn)，里面除了一節(jié)1.5V的干電池外，還有一個(gè)方形的電池(層疊電池)．為了測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)室中提供如下器材：第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二答案

9.0

10第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4．(2012·重慶理綜)某中學(xué)生課外科技活動(dòng)小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池，他們測(cè)量這種電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，并探究電極間距對(duì)E和r的影響．實(shí)驗(yàn)器材如圖實(shí)Ⅸ－12所示．第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)測(cè)量E和r的實(shí)驗(yàn)方案為：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過(guò)電源的電流I，依據(jù)公式____________，利用測(cè)量數(shù)據(jù)作出U－I圖象，得出E和r.(2)將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路．(3)實(shí)驗(yàn)中依次減小銅片與鋅片的間距，分別得到相應(yīng)果汁電池的U－I圖象如圖實(shí)Ⅸ－13中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在該實(shí)驗(yàn)中，隨電極間距的減小，電源電動(dòng)勢(shì)________(填“增大”、“減小”或“不變”)，電源內(nèi)阻________(填“增大”、“減小”或“不變”)．第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二曲線(c)對(duì)應(yīng)的電源電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.當(dāng)外電路總電阻為2500Ω時(shí)，該電源的輸出功率P＝________mW.(均保留三位有效數(shù)字)第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二答案

(1)U＝E－Ir

(2)見圖(3)不變?cè)龃?.975

478

0.26