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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,UEIr,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0.6A量程，电压表用3V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0.3A，短时间放电不宜超过0.5A，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02V，内阻约8k)(量程00.6A，内阻rA0.8),C.滑动变阻器(020)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_(填“左”或“右”)端.,(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1.40V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2位有效数字),甲,乙,丙,图S9-2,答案：(1)甲(2)左(3)断路时路端电压等于电源电动势,(4)0.63,考点1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S9-4中所示I真I测IV，未,考虑电压表的分流.,图S9-4,典例剖析例1：(2014年新课标全国卷)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R0(阻值为3.0)，电阻,R1(阻值为3.0)，电流表,(量程为200mA，内阻为RA,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：,(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R3.0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,(3)在如图S9-7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_A11，截距b_A1.,图S9-7,(4)根据图象求得电源电动势E_V，内阻r,_.,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2mA，由题图S9-8可得读数为110mA，考虑到表格内各组数据的单位及有效数字,图S9-8,(3)如图S9-8所示.1.06.0(4)3.01.0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，一般是用电压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UE-Ir，所以用U-I图象分析，在U轴上的截距表示电动势，,图象斜率等于内阻r.电阻箱与安培表配合测量电动势和内阻，,【考点练透】,1.(2015年江苏卷)小明利用如图S9-9所示的实验装置测量,一干电池的电动势和内阻.,图S9-9,(1)图1中电流表的示数为_A.,(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：,请根据表中的数据，在如图S9-10所示的坐标纸上作出U-I,图线.,图S9-10,由图线求得：电动势E_V；内阻r_.(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合.其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为：_.,解析：(1)由实验装置图可知，电流表使用0.6A量程，所,以读数为0.44A；,(2)描点画图，如图所示，根据UIrE可得电动势为E,1.6V；图线的斜率绝对值等于内阻r1.2；,(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致,实验误差增大.,图D26答案：(1)0.44(2)如图D26所示.1.60(1.581.62均正确),1.2(1.181.26均正确),(3)干电池长时间使用后，电动势和内,阻会发生变化，导致实验误差增大.,考点2实验的改进与创新典例剖析例2：(2014年福建卷)某研究性学习小组利用“伏安法”测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图S9-11甲所示，,其中，虚线框内为用灵敏电流计,改装的电流表,，,为标准,电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0的定值电阻.,(1)已知灵敏电流计,的满偏电流Ig100A、内阻rg,2.0k，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只_的定值电阻R1.(计算结果保留1位小数)(2)根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路.,乙,甲图S9-11(3)某次实验的数据如下表所示：,该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法)，计算出电池组的内阻r_(计算结果保留2位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是：_.(4)该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大.若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是_.(填选项前的字母),A.电压表内阻的影响,B.滑动变阻器的最大阻值偏小C.R1的实际阻值比计算值偏小D.R0的实际阻值比标称值偏大,答案：(1)1.0(2)如图S9-12所示.(3)1.66充分利用已测,得的数据(4)CD,图S9-12,备考策略：1.考查知识点的创新对应第(1)题借助测定电池组的电动势和内阻实验，考查了电流表的改装，电流表改装的原理为：并联一只电阻R1，Igrg(IIg)R1，,即R1,Igrg,.,2.数据处理的创新对应第(3)题(1)“逐差法”一般应用在通过纸带求解加速度的实验中，本实验所记录的数据中的读数中依次相差20mA.所以也可采用逐差法计算电池组的内阻.,IIg,(3)采用逐差法处理实验数据时能够充分利用已测得的数据，以减小实验的偶然误差.,3.误差分析的创新对应第(4)题电动势测量值误差很小，说明电压表分流产生的误差可以忽略不计；通过电源的电流的测量值小于真实值，即与电流计并联的电阻R1的实际值小于计算值；由电源内阻的计算式r,UI,R0知，若R0标称值比实际值小，会导致内阻测量值总是,偏大.,还可以用以下几种方法测定电源的电动势和内阻.,【考点练透】2.(2016年四川卷)用如图S9-13所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2)，保,护电阻R1(阻值10)和R2(阻值5)，滑动变阻器R，电流表,，电压表,，开关S，导线若干.,实验主要步骤：()将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；()逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；()以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线(U、I都用国际单位)；()求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.,图S9-13,回答下列问题：,(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_.A.电压表(03V，内阻约15k)B.电压表(03V，内阻约3k)C.电流表(0200mA，内阻约2)D.电流表(030mA，内阻约2),(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大.,两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_.A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱,C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导,线接在电阻丝左端接线柱,D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导,线接在电阻丝右端接线柱,(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E_，r_，代入数值可得E和r的测量值.,解析：(1)电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表；当滑动变阻器接入电阻最小时通过电,流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为I,ER1R2r,176mA，所以选量程为200mA的电流表.(2)由电路分析可知，若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项C符合题意.(3)由EUI(rR2)，得UI(rR2)E，对比伏安特性曲线可知，图象斜率的绝对值krR2，所以电源内阻r,答案：(1)AC(2)C(3)kakR2,易错点电源的UI图象例3：(多选)如图S9-14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2.8VB.该电源的短路电流是1.0AC.该电源的内阻是2.8D.该电源的内阻是0.8,图S9-14,求,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，,而与I轴相交时路端电压为2.0V.看错短路电流后，用r,EI短,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1.0A时的路端电压是2.0V，所以电源的短路电流应该大于1.0A，B项错误；电源的内阻是,该图线斜率的绝对值，所以r,UI,2.82.01.0,0.8，C错,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】,(2016年黑龙江牡丹江检测)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00.6A，内阻r0.3C.电流表2：量程03A，内阻约为0.1D.电压表1：量程03V，内阻未知E.电压表2：量程015V，内阻未知F.滑动变阻器1：010，2A,G.滑动变阻器2：0100，1AH.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S9-15中的_(填“甲”或,“乙”).,甲,乙,丙,图S9-15(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)甲(3)1.51,
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