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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验九测定电源的电动势和内阻,实验准备,实验目的,掌握用电压表和电流表测量电池电动势和内阻的方法，学,会利用图象法进行处理数据的方法,.,实验原理,U,E,Ir,如图,S9-1,所示，改变,R,的阻值，从电压表和,电流表中读出几组,U,、,I,值，利用,_,求出几组,E,、,r,值，最后分别算出它们的平均值,.,图,S9-1,实验器材,电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干、,坐标纸,.,实验过程,实验步骤,(1),电流表用,0.6 A,量程，电压表用,3 V,量程，按图连接好,电路,.,最大,(2),把滑动变阻器的滑片移到使阻值,_,一端,.,(3),闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显,的示数，记录,一组数据,(,I,，,U,),，用同样方法测量几组,I,、,U,值，记录在表格中,.,(4),断开开关，整理器材,.,(5),处理数据，求出电源的电动势和内阻的阻值,.,数据处理,(1),利用多组,(,I,，,U,),值画出,I,-,U,图象,.,(2),利用图象得出电源的电动势，计算出电源的内阻,.,实验分析,误差分析,由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结果,E,测,E,真,，,r,测,r,真,.,注意事项,(1),为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些,(,选,用已使用过一段时间的干电池,).,(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,r,会明显增大，故长时间放电不宜超过,0.3 A,，短时,间放电不宜超过,0.5 A,，因此，实验中不要将,R,调得过小，读数,要快，每次读完应立即断电,.,【,基础检测,】,(2014,年广东深圳二模,),为,测定一节干电池的电动势和内阻,.,现提供如下仪器：,A.,电压表,B.,电流表,(,量程,2 V,，内阻约,8 k),(,量程,0.6 A,，内阻,r,A,0.8),C.,滑动变阻器,(0,20),D.,开关,E.,若干导线,(1),如图,S9-2,甲、乙所示，为准确测定干电池的电动势和内,阻，应选择图,_(,填“甲”或“乙”,).,(2),闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至,_,端,(,填,“左”或“右”,).,(3),移动变阻器的滑片，得到几组电压表和电流表的示数，,描绘成如图丙所示的,U-I,图象,.,从图线的截距得出干电池的电动,势为,1.40 V,的理论依据是,_.,(4),利用图丙可得到干电池的内阻为,_.(,计算结果保,留两位有效数字,),甲,乙,丙,图,S9-2,(2),左,(3),断路时路端电压等于电源电动势,答案：,(1),甲,(4)0.63,考点,图象法求电源电动势和内电阻,重点归纳,1.,在坐标纸上以,I,为横坐标、,U,为纵坐标，用测出的几组,I,、,U,值，画出,U,-,I,图象,.,如图,S9-3,所示，所得直线的纵截距即为电,源电动势的值，图线斜率的绝对值即为内阻,r,的值,.,图,S9-3,2.,画,U,-,I,图线时，要使,较多的点落在这条直线上或各点均匀,分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去,.,这样可使偶,然误差得到部分抵消，提高精确度,.,3.,计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计,算出电源的内阻,r,.,4.,测量电路存在系统误差,.,如图,S94,中所示,I,真,I,测,I,V,，未,考虑电压表的分流,.,图,S9-4,典例剖析,例,1,：,(20,14,年新课标,卷,),利用如图,S9-5,所示电路，,可以,测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电,阻箱,R,(,最大阻值为,999.9),，电阻,R,0,(,阻值为,3.0),，电阻,R,1,(,阻值为,3.0),，电流表,(,量程为,200 mA,，内阻为,R,A,6.0),，,开关,S.,图,S9-5,实验步骤如下：,将电阻箱阻值调到最大，闭合开关,S,；,多次调节电阻箱，记下电流表的示数,I,和电阻箱相应的,阻值,R,；,求出直线的斜率,k,和在纵轴上的截距,b,.,回答下列问题：,系式为,_.,R,/,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,I,/A,0.143,0.125,0.100,0.091,0.084,0.077,6.99,8.00,10.0,11.0,11.9,13.0,(2),实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻,R,3.0,时,电流表的示数如图,S9-6,所示，读出数据，完成下表,.,答：,_,；,_.,图,S9-6,图,S9-7,(4),根据图象求得电源电动势,E,_V,，内阻,r,_.,(3),在如图,S97,所示的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图象求得斜率,k,_A,1,1,，截距,b,_A,1,.,思维点拨：,(1),根据闭合电,路欧姆定律求出函数表达式,.(2),根据坐标系内描出的点作出图象,.(3),根据函数表达式与图象求,出电源电动势与,内阻,.,(2),由题意,知该电流表的最小分度为,2 mA,，由题图,S9-8,可得读数为,110 mA,，考虑到表格内各组数据,的单位及有效数字,图,S9-8,A,1,1,1.0 A,1,1,，,b,6.0 A,1,.,(3),如图,S9-8,所示,.,1.0,6.0,(4)3.0,1.0,备考策略：,在测电源电动势和内阻的实验中，应用图象处,理实验数据考得比较多，一般是用伏特表和安培表配合测量电,动势和内阻，变化量是,U,和,I,，由闭合电路欧姆定律变形得,U,E,-,Ir,，所以用,U,-,I,图象分析，在,U,轴上的截距表示电动势，,【,考点练透,】,1.(2015,年安徽卷,),某同学为了测量一节电池的电动势和内,阻，从实验室找到以下器材，一个满偏电流为,100 A,，内阻为,2500,的表头，一个开关，两个电阻箱,(0,999.9),和若干导线,.,(1),由于表头量程偏小，该同学首先需要将表头改装成量程,为,50 mA,的电流表，则应将表头与电阻箱,_(,填,“串,联”或“并联”,),，并将电阻箱,阻值调为,_.,项目,1,2,3,4,5,6,R,/,95.0,75.0,55.0,45.0,35.0,25.0,I,/mA,15.0,18.7,24.8,29.5,36.0,48.0,IR,/V,1.42,1.40,1.36,1.33,1.26,1.20,(2),接着该同学用改装的电流表对电池的电动势和内阻进,行测量，实验电路图如图,S9-9,所示，通过改变电阻,R,测相应的,电流,I,，并且作相关计算后记录数据如下表：,图,S9-9,根据表中的数据，图,S9-10,中已描绘出四个点，请将第,5,、,6,两组数据也描绘在图中，并画出,IR,-,I,图线,.,图,S9-10,根据图象可得电池的电动势,E,_V,，内阻,r,_.,解析：,(1),把小量,程的电流表改装成大量程的电流表需并联,小电阻，由并联的特点，电压相等,(,I,I,g,),R,I,g,R,g,，得,R,5.0,(2),如图所示，由,E,IR,I,(,r,R,A,),得,IR,E,I,(,r,R,A,),，纵截,距为电源的电动势,E,.,5.0,答案：,(1),并联,1.532.0,(2),如图,D38,所示,.,图,D38,2.(2014,年海南卷,),用伏安法测量一电池的内阻,.,已知,该待测,电池的电动势,E,约为,9 V,，内阻约数,10,，允许输出的最大电,流为,50 mA.,可选用的实验器材有：,电压表,(,量程,5 V),；电压表,(,量程,10 V),；,电流表,(,量程,50 mA),；电流表,(,量程,100 mA),；,滑动变阻器,R,(,最大阻值,300),；,定值电阻,R,1,(,阻值为,200,，额定功率为,1/8 W),；,定值电阻,R,2,(,阻值为,200,，额定功率为,1 W),；,开关,S,；导线若干,.,测量数据如图,S9-11,坐标纸上的,U,-,I,图象所示,.,图,S9-11,(1),在虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材,的符号,.,(2),在设计的电路中，选择定值电阻的根据是,_,_.,(3),由,U,-,I,图线求得待测电池的内阻为,_.,(4),在你设计的实验电路中，产生系统误差的主要原因是,_.,解析：,该实验通过电源的输出特性曲线计算电源内阻,.,电源,允许输出的最大电流为,50 mA,，故电流表选择,，电源电动势,，考虑到电流和功率，保护电阻选,约为,9 V,，故电,压表选择,R,2,.,(4),该实验中的干路电流应为电流表的读数加上通过电压,表的电流，故该实验的系统误差来源为忽略了电压表的分流，,从而使干路电流测量值偏小,.,答案：,(1),如图,D39,所示,.,图,D39,(3)51.0(49.0,53.0,范围内的均正确,),(4),忽略了电压表的分流,易错点,电池的,U,I,图,象,例,2,：,(,多选,),如图,S9-12,所示是某电源的路端电压,与电流的,),U,-,I,图象，下列说法正确的是,(,A.,该电源的电动势是,2.8 V,B.,该电源的短路电流是,1.0 A,C.,该电源的内阻是,2.8,D.,该电源的内阻是,0.8,图,S9-12,错解分析：,错选,B,、,C,，误把图线与,I,轴的截距当成了短路,电流,.,错误原因是没有理解短路电流,是路端电压为零时的电流，,内阻，而错选,C.,正解分析：,图线与,U,轴的交点表示电流为零时的路端,电压，,即是电动势,E,，,A,项正确；电流为,1.0 A,时的路端电压是,2.0 V,，,所以电源的短路电流应该大于,1.0 A,，,B,项错误；电源的内阻是,误，,D,正确,.,故选,A,、,D.,答案：,AD,指点迷津：,在做,“,测定电源电动势,和内阻,”,实验中，由于,干电池的内阻较小，斜,率太小，所以描点及所连线的下部分空,间得不到利用，误差太大，为此，可使纵坐标,(,U,轴,),不从零开始，,把坐标比例放大，以减小误差，所以这样画出的图线与横轴,(,I,轴,),的交点并不是路端电压为零时的电流，即不是短路电流,.,但与,纵坐标,(,U,轴,),的交点表示电流为零时的电压，还是表,示电动势,E,.,对于电源的,U,-,I,图象，应正确地理解其物理意义，不能死记结,论，生搬硬套，应从闭合电路欧姆定律来理解，电动势等于开,路时的路端电压，即图象中对应电流为零时的路端电压为电源,电动势，而电压为零时的电流为外电路短路时的电流,.,【,触类旁通,】,1.(2016,年黑龙江牡丹江期中,),为了测量一节干电池的电动,势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：,A.,被测干电池一节,B.,电流表,1,：量程,0,0.6 A,，内阻,r,0.3,C.,电流表,2,：量程,0,3 A,，内阻约为,0.1,D.,电压表,1,：量程,0,3 V,，内阻未知,E.,电压表,2,：量程,0,15 V,，内阻未知,F.,滑动变阻器,1,：,0,10,，,2 A,G.,滑动变阻器,2,：,0,100,，,1 A,H.,开关、导线若干,伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压,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阻,.,(1),在上述器材中请选择适当的器材：,_(,填选项前,的字母,).,(2),实验电路图应选择图,S9-13,中的,_(,填,“甲”或,“乙”,).,甲,乙,丙,图,S9-13,(3),根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示,的,U,-,I,图象，则干电池的电动势,E,_V,，内阻,r,_.,答案：,(1)ABDFH (2),乙,(3)1.5 V,1,
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