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1、实验八测量电源的电动势和内阻1实验目的测量电源的电动势和内阻2实验原理(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量测出两组U、I值，就能算出电动势和内阻图1原理公式：EUIr.图1甲适合测量内阻较小的电池；图乙适合测量内阻较大的电池(如水果电池)(2)用电流表、电阻箱测量如图2甲所示，测出两组I、R值，就能算出电动势和内阻图2原理公式：EI(Rr)(3)用电压表、电阻箱测量如图乙所示，测出两组U、R值，就能算出电动势和内阻原理公式：EUr.3实验器材电池(待测电源)，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线，坐标纸4实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好(2)
2、把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组电压、电流值(4)断开开关，整理好器材(5)在坐标纸上作UI图线，求出E、r.5数据处理(1)公式法：原则上，利用两组U、I数据，根据公式EUIr，便可得到E、r，但这样误差较大，为减小误差，可测多次求平均值(2)图象法：将多组U、I数据描在坐标纸上，利用图线求解电动势和内阻图线的纵坐标是路端电压，横坐标是干路电流，根据UEIr，图线是倾斜的直线电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持不变，而这里的UI图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化
3、，导致I和U的变化实验中至少得到5组以上实验数据，画在坐标纸上拟合出一条直线要使多数点落在直线上，且分布在直线两侧的点个数大致相等，个别偏离太远的点应舍去将图线延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电动势横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值就等于短路电流特别提醒(1)两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的(2)由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得6注意事项(1)实验电路图：一般电源内阻较小，电流表和滑动变阻器串联后与电压表并联(2)电流表一般选00
4、.6A挡，电压表一般选03V挡(3)电流不能过大，一般小于0.5A.(4)由于电池内阻一般较小，为使电压表读数有明显变化，可采用内阻较大的旧电池，或给电池串联一个定值电阻R0，测出等效内阻后再减掉R0即可命题点一教材原型实验例1(2018扬州市一模)利用如图3所示的实验装置测量两节干电池组成的电源的电动势和内电阻图3(1)请在图中用笔画线代替导线完成电路连接(2)在实验操作正确的情况下测得数据记录在下表中，请在图4中作出UI图象.U/V2.942.862.812.762.712.62I/A0.060.120.180.240.300.38图4(3)根据UI图象，可得该电池组的电动势E_V，内电阻
5、r_.(结果均保留两位有效数字)(4)本实验存在系统误差，原因是_(选填“电压表分流”或“电流表分压”前面的序号)，由此造成电源内阻测量值_(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值答案(1)见解析图(2)见解析图(3)3.01.0(4)小于解析(1)测电源的电动势和内电阻，电流表应相对电源外接，实物连接图如图甲所示：(2)在UI坐标系内，描点连线，如图乙所示：(3)由UEIr可知，图象在纵轴的截距等于电源电动势，斜率的绝对值等于内阻故E3.0V，r1.0.(4)本实验存在系统误差，原因是电压表分流，使得电流表示数小于干路电流；外电路短路时，电压表分流为零，实际电流等于电流表电流，电压越大，电压
6、表分流越多，实际电流大于电流表电流越多，图象斜率的绝对值将越大，因此电源内阻测量值小于真实值变式(2018苏锡常镇一调)在“测电源电动势和内阻”的实验中，某实验小组同学根据图5甲电路进行测量实验图5(1)根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接(2)实验小组同学操作正确，记录下几组电压表和电流表的示数，并在坐标系内作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图6(a)所示由图象可测得E测和r测，则E测_E真，r测_r真(均选填“”“”或“”)图6(3)为了减小系统误差，同学们又根据图(b)电路进行测量同样作出UI图象，如图(c)所示经过讨论发现，利用图(a)和图(c)可以消
7、除系统误差得出电源的电动势和内阻的真实值，则E真_，r真_.答案(1)见解析图(2)(3)UB解析(1)测量电源的电动势和内阻时，电流表采用内接法，滑动变阻器采用限流式接法，实物连线如图：(2)当采用电流表内接法时，误差原因为电压表分流导致电流表测量的总电流偏小，可把电压表与电源看成一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律可知E测E真，r测r真，即电动势和内阻的测量值均小于真实值(3)当采用电流表外接法时，误差原因为电流表分压导致电压表测量外电压偏小，可把电流表与电源看成一个等效电源，E测E真，r测r真RAr真，综合两种接法的误差可知电流表的外接法电动势是准确的，E真UB，而电流表内接法时若电压表示
8、数为零，代表外电路短路，由题图(a)可知真实的短路电流为IA，可得r真.命题点二实验的拓展与创新伏阻法安阻法EUrEIRIr由解得E、r由解得E、rR电压表的分流E测E真r测r真例2(2018南京市三模)利用电压表和电阻箱可以测量电池的电动势和内电阻，某同学找到了如下的器材：电池组(电动势约为6.0V，内阻约为1)，灵敏电流计G(满偏电流Ig100A，内阻Rg100)，定值电阻R1(R11)，定值电阻R2(R259.9k)，变阻箱R3(阻值范围09.9可调)，开关、导线若干该同学发现还需要一个合适的电压表，于是把灵敏电流计G改装成电压表图7(1)将灵敏电流计G表改装成量程为6V的电压表，需将G
9、表与_(选填“R1”“R2”或“R3”)串联(2)为了准确地测量出电池组的电动势和内电阻，请在图7甲虚线框中把实验电路图补充完整，并在对应的电阻旁边标上R1、R2或R3，如果为变阻箱，请补充完整其符号，为改装后的电压表(3)某次测量，电压表示数如图乙，其读数为_V.(4)经过多次测量，得出图丙所示的图象，由图可求得该电池组的电动势为_V，内阻为_(结果均保留两位有效数字)答案(1)R2(2)如图所示(3)4.4(4)5.01.5例3(2018江苏单科10)一同学测量某干电池的电动势和内阻(1)如图8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
10、妥之处_；_.图8(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.75.95.34.53.8根据表中数据，在图9的方格纸上作出R关系图象图9由图象可计算出该干电池的电动势为_V；内阻为_.(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100mV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0.33A时，电压表的指针位置如图10所示，则该干电池的电动势应为_V；内阻应为_.图10答案(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)见解析图1.34(1.301.44都算对)
11、1.2(1.01.4都算对)(3)1.34结果与(2)问第一个空格一致1.0结果比(2)问第二个空格小0.2解析(1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全(2)根据闭合电路欧姆定律，得EI(Rr)即RrEr，即R图象为直线描点连线后图象如图所示根据图象可知r1.2.图象的斜率为电动势E，在R图象上取两点(2,1.59)、(5,5.61)则EV1.34V.(3)根据欧姆定律，得电流表的内阻rA0.2，该干电池的内阻应为rrrA1.0R图象的斜率仍为电动势E，即E1.34V.例4(2018扬州中学5月模拟)在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅
12、提供下列实验器材：A两节旧干电池，每节电动势约1.5VB直流电压表Vl、V2，量程均为03V，内阻约3kC电流表，量程00.6A，内阻小于1D定值电阻R0，阻值2E滑动变阻器R，最大阻值15F导线和开关若干如图11所示，连接实验电路图；图11(1)根据图中电路进行实验，测得多组U、I数据，作出UI图象，测出电动势和内阻的值均_(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值，其产生误差的原因是_(选填“电压表分流”或“电流表分压”) (2)实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图12所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器的滑动触头，记录V1和V2的值如下表所示，用测出的数据在
13、图13中绘出U2U1图线.组数123456电压U1/V0.801.251.531.721.871.98电压U2/V1.601.872.042.152.242.31图12图13(3)由图线可得被测电池组的电动势E_V，内阻r_.(结果均保留两位有效数字)答案(1)小于电压表分流(2)如图所示(3)2.8(2.63.0)3.0(2.93.1)1(2018无锡市高三期末)在做“测电源电动势与内阻”的实验中，(1)先用多用电表粗测了干电池的电动势如图14所示是测量时选择开关与表头指针所处的位置，则该电池的电动势为_V，实验结束后，应将选择开关拨到图中的_挡位(选填A、B、C或D)图14(2)设计如图15电路进行测量在实验中发现滑动变阻器的滑片由M端向N端逐渐滑动时，电流表示数逐渐增大，电压表的示数接近1.5V并且几乎不变，当滑片临近N时，电压表示数急剧变化出现这种问题，应更换一个总阻值比原来_(选填“大”或“小”)的滑动变阻器图15(3)更换(2)中滑动变阻器后，记录分布均匀的8组电流表示数(I)以及电压表示数(U)，在数据处理软件中，以U为纵轴，以I为横轴，经拟合得到直线U1.48751.5025I，则电动势的测量值是_V，
