1、实验九：测定电源的电动势和内阻,一、实验原理与操作,二、注意事项,1.可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的 1 号干电池.2.电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势 E 会明显下降，内阻 r 会明显增大.因此，实验中不要将 I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电.,3.计算法求 E、r：要测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的 I、U 数据中，第 1和第 4 为一组、第 2 和第 5 为一组、第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值再求平均值.,4.合理选择标度：为使图线分布空间大，
2、如图 S9-1 所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，,图 S9-1,三、误差分析,1.用图象法求 E 和 r 时作图不准确.,2.由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差.3.本实验中测量结果是：E测E真，r测r真.,【基础自测】1.用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r，所用电路如图 S9-2 甲所示，一位同学测得的 6 组数据如下表所示.,甲,乙,图 S9-2,(1)试根据这些数据在图乙中作出 U-I 图线.,(2)根据图线求出电池的电动势 E_V，电池的内,电阻 r_.,EU 1.461.00,解析：作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太大
3、的点应舍去，图线如下图所示.由图线与纵轴的交点可得电动势 E1.46 V，再读出图线与横轴交点的坐标为(1.00,0.64)，,由 EUIr 得 r,I 0.64,0.72 .,图 D45,答案：(1)如图 D45 所示,(2)1.46,0.72,考点 1考向 1,实验原理与操作测干电池的电动势和内阻,【典题 1】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差.,甲,乙,图 S9-3,(1)应该选择的实验电路是图 S9-3 中的_(填“甲”,或“乙”).,(2)现有电流表(00.6 A)、滑动变阻器(050 )、开关和导,线若干，以及以下器材：,A.电压表(015 V)B
4、.电压表(03 V),实验中电压表应选用_.(填相应器材前的字母),解析：(1)根据 UEIr 测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压 U 和干路电流 I，电压表和电流表内阻的影响会造成实验误差.电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，因此应选择甲电路.(2)一节干电池的电动势为 1.5 V，因此电压表选量程为03 V 的，选 B.,答案：(1)甲,(2)B,考向 2,测水果电池的电动势和内阻,【典题 2】某课外活动小组自制了西红柿电池组，现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约 2 V，内阻约1000 )，实验室现有如下器材：多用电表：欧姆挡(1，10，100，1k)；直流
5、电流挡(00.5 mA,01 mA,010 mA,0100 mA)；直流电压挡(00.5 V,02.5 V,010 V,050 V,0250 V,0500 V)；,电压表(03 V,015 V)；电流表(00.6 A,03 A)；,滑动变阻器：R1(010 )，R2(02000 )；开关及导线.,(1)为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和内阻，应选_测电压，选_测电流 ( 前两空均填电表名称和所选量程) ；滑动变阻器应选_(填滑动变阻器符号).,(2)请设计方案，在图 S9-4 上进行实物连接.,图 S9-4,解析：(1)根据电源电动势为 2 V 可知，应选电压表的 03 V 量程测
6、电压；根据闭合电路欧姆定律可求出通过电源的最大电流小于 2 mA，所以应选多用电表直流电流挡 01 mA 测电流；滑动变阻器应采用限流式接法，应选择与待测电源内阻接近的滑动变阻器 R2.(2)根据题意，滑动变阻器应采用限流式接法，由于电源内阻较大，所以相对电源来说电流表应用内接法，实物连线图如图 D46 所示.,答案：(1)电压表(03 V),多用电表直流电流挡 01 mA,R2(2)如图 D46 所示.图 D46,方法技巧：在选择实验电路时，也可根据内接法和外接法的选择方法去选择，只是现在的待测电阻是电源，如果电源内阻很小就用相对于电源的外接法，如果电源内阻很大就用相对于电源的内接法，滑动变
7、阻器用的是限流法，要想调节方便，还能大范围调节，需要滑动变阻器的电阻比电源内阻大几倍即可.,考点 2,数据处理,【典题 3】(2018 届山东潍坊期末)某实验小组测量一节干电池的电动势和内阻，可选用的实验器材如下：A.待测干电池B.电流表 A1(0200 A，内阻为 500 )C.电流表 A2(00.6 A，内阻约为 0.3 )D.电压表 V(015.0 V，内阻约为 5 k)E.电阻箱 R(09999.9 )F.定值电阻 R0(阻值为 1 )G.滑动变阻器 R1(最大阻值为 010 )H.开关、导线若干,(1)该小组在选择器材时，放弃使用电压表，原因是_.(2)该小组利用电流表和电阻箱改装了
8、一只量程为 2 V 的电压表，并设计了下图所示的电路，图中电流表 a 为_(填“A1”或“A2”)，电阻箱 R 阻值为_.,甲,乙,图 S9-5,(3)接通开关，调节滑动变阻器，读出两电流表的示数 I1、I2 的多组数据，在坐标纸上描绘出 I1-I2 图线如图所示.根据描绘出的图线，可得所测干电池的电动势 E_V，内阻 r,_.,解析：(1)一节干电池的电动势为 1.5 V，而电压表的量程为15 V，则量程过大，放弃电压表.,(2)A1,9500,答案：(1)量程太大，测量误差大(3)1.48 0.70.8 均可,考点 3,误差分析,【典题 4】为测一节干电池的电动势 E 和内阻 r，某同学设
9、计了如图 S9-6 甲所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大.,甲,乙,图 S9-6,(1)连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器 R 的滑片,P 应调到_(填“a”或“b”)端.,(2)闭合开关 S1，S2 接位置 1，改变滑片 P 的位置，记录多,组电压表和电流表示数.,(3)重复(1)操作，闭合开关 S1，S2 接位置 2，改变滑片 P 的,位置，记录多组电压表和电流表示数.,(4)建立 U-I 坐标系，在同一坐标系中分别描点画出 S2 接位,置 1、2 时图象如图乙所示.,S2 接 1 时的 U-I 图线是图乙中的_(填“A”或“B”),线.,每次测量操作都正确，读数都准确
10、.由于 S2 接位置 1，电压表的分流作用，S2 接位置 2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等.则由图乙中的 A 和 B 图线，可得电动势和内阻的真实值，E_V，r_.,解析：(1)为保护电流表，实验开始前，应将滑片 P 置于电,阻最大的 a 端.,(4)当 S2 接 1 位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律 EU断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以画出的 U-I 图线应是 B 线；测出的电池电动势 E 和内阻 r 存在系统误差，原因是电压表的分流.当 S2 接 2 位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律 EU断
11、可知电动势测量值等于真实值，U-I 图线应是 A 线，即：E真UA1.50 V,由于 S2 接 1 位置时，U-I 图线的 B 线对应的短路电流为：I短IB，所以,答案：(1)a (4)B 1.50,1.50,测电源电动势和内阻的方法除了伏安法之外还有安阻法和伏阻法.,考向 1,安阻法,(1)实验原理用一个电流表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，内阻偏大.若,已知电流表 A 的阻值可消除测内阻的系统误差.,图 S9-7,(2)图象法处理数据图 S9-8,【典题 5】(2018 年江苏卷)一同学测量某干电池
12、的电动势,和内阻.,(1)如图 S9-9 甲所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处：_；_.,图 S9-9,图 S9-10,图 S9-11,(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为 100 mV 的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱，当电流表的示数为 0.33 A 时，电压表的指针位置如图S9-11 所示，则该干电池的电动势应为_V；内阻应为_.,解析：(1)连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源.,答案：(1)开关未断开,电阻箱阻值
13、为零,(2)图象如图 D47 所示.图 D471.4(1.301.44 都算对) 1.2(1.01.4 都算对),1.0结果比(2)问第二,(3)1.4结果与(2)问第一个空格一致个空格小 0.2,考向 2,伏阻法,(1)实验原理用一个电压表和电阻箱测量，电路如图 S9-12 所示，测量,方法测得的电动势和内阻均偏小.图 S9-12,(2)图象法处理数据,图 S9-13,【典题 6】(2018 年贵州黔东南州二模)某同学设计了如图S9-14 甲所示的电路来测量电源电动势 E、内阻 r 和电阻 R1 的阻值.实验器材有：待测电源(电动势为 E，内阻为 r)、待测电阻R1、电压表 V(量程 1.5V，内阻很大)、电阻箱 R(099.99 )、开关 S1、单刀双掷开关 S2 及导线若干.,甲,乙,图 S9-14,
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