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1、特别策划(二)实验：测量电源的电动势和内阻,1利用电流表和电压表测电池的电动势和内阻所依据的公 式是_，需要测量的物理量有_,EUIr,U、I,2用作图法求电池的电动势和内阻，作 UI 图象时，在 坐标图上以_为横坐标，以_为纵坐标，作出图 象后，把这条直线用虚线延长，这条直线与纵轴交点的物理意 义是_，与横轴交点的物理意义是_， 直线的斜率的物理意义是_由此可以 看出，用图象法处理实验数据的优点是_， 但要求在测量数据准确的基础上，作图象时必须严格认真，且 使大多数的点在这一直线上，不在这一直线上的点大致均匀地分 布在直线的两侧，才能从图象中找出正确的结论和准确的答案,I,U,电源电动势E,
2、短路电流I,斜率的大小等于电源内阻,减小实验中的偶然误差,3下图给出了测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路 图，由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多，与电流 表的内阻相差不多)，所以为使测量结果比较准确，应选用下列,哪种电路(),解析：图 A 的测量结果里，内阻包含电流表的内阻，误差 太大，不合适；图 C 是伏安法测电阻 Rx，图 D 是测量小灯泡 的电阻的，故只有 B 合适,答案：B,测量电源的电动势和内阻,【实验目的】,(1)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用 (2)学会用伏安法测电池的电动势和内阻 (3)学会利用图象处理实验数据,【实验器材】,待测电池、电流表(00.6
3、 A)、电压表(03 V)、滑动变阻,器、开关、导线若干 【实验步骤】,(1)确定电流表、电压表的量程，按电路图把器材连接好 (2)将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻,值最大,(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显读数，记,录一组电流表和电压表的读数,(4)用同样方法，再次测量并记录几组 U、I 值 (5)断开开关，整理好器材 (6)根据测量的数据描绘 UI 图线，所得图 线的延长线与 U 轴交点即为电源的电动势 E，图,线斜率的绝对值即为电池的内阻 r.,图 T22,EU1I1r EU2I2r,【误差分析】 造成误差的主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电 流表上读出
4、的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一 些，U 越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大；作图不准 确也会造成偶然误差采用图 T24 电路时有 E 测E 真，,r 测r真，UI 图象如图 T25 所示,图 T24,图 T25,【注意事项】,(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选,用已使用过一段时间的 1 号干电池或水果电池),(2)由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明 显下降，内阻 r 会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长 时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A)，且读数 要快，读完后立即切断电源；水果电池的内阻变化也比较明显，
5、测量前应做好充分准备，测量尽量迅速，在内阻发生较大变化 之前结束测量,U I,求出(横坐标必须从零开始),(3)实验中 U 取值不能太小，一般不得小于 1 V，测得的 U、 I 值不少于 5 组，且变化范围要大一些，解方程组求解 E、r 值 时，取 1、4 组，2、5 组，3、6 组求解后，求平均值 (4)纵坐标可不从零开始，如图 T26 所示，计算内阻时，,要在直线上取两较远点，用 r,图 T26,要点 1 实验器材选取和电路设计,【例 1】测量电源的电动势 E 及内阻 r(E 约为 4.5 V，r 约,为 1.5 ),器材：量程 3 V 的理想电压表 V，量程 0.5 A 的电流表 A(有
6、 一定的内阻)，固定电阻 R4 ，滑动变阻器 R，开关 S，导 线若干,请画出实验电路原理图图中各元件需用题目中给出的符,号或字母标出,解析：实验中，由于电流表具有一定的未知阻值的电阻， 所以应将电流表内接电路中最大电流即电流表 A 的量程为 0.5 A，电源内电压最大值约为 0.51.5 V0.75 V，路端电压最 小值为(4.5 V0.75 V)3.75 V，而电压表量程为 3 V，因此需将 电阻 R 置于测量电路外，这样并联电路 的最小电压 U 4.5 V 0.5(1.54)V 1.75 V，小于电压表的量程所以实 验原理如图 T27 所示,答案：如图 T27 所示,图 T27,总结：本
7、题中测电源的电动势和内阻时，电压表、电流表 各有一个，且量程固定，但电压表量程较小，不可直接连在电 源两端，此时可利用固定电阻与电源串联，固定电阻起到一定 的分压作用,【触类旁通】,1用图 T28 的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻因 蓄电池内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路 中用了一个保护电阻 R0.除蓄电池、开关、导线外，可供使用的 实验器材还有：,图 T28,A电流表(量程 0.6 A、3 A) B电压表(量程 3 V、15 V),C定值电阻(阻值 1 ，额定功率 5 W) D定值电阻(阻值 10 ，额定功率 10 W),E滑动变阻器(阻值范围 010 ，额定电流 2 A)
8、 F滑动变阻器(阻值范围 0200 ，额定电流 1 A) (1)电流表选_挡，电压表选_挡 (2)定值电阻选_，滑动变阻器选_,解析：先由电源的电动势 E2.0 V(一节蓄电池的电动势) 分析，电压表的量程应选 3 V 挡，若选 15 V 挡则不便读数 定值电阻只有两个，若选用 R010 的电阻，则线路上的 电流最大为 0.2 A，但电流表的最小量程为 0.6 A，读数也不准 确，故应选 R01 的定值电阻 滑动变阻器接入电路后，改变其阻值时，应使线路中电流 有明显的改变，若阻值过大，反而不利于调节，故选用最大阻 值 R10 的变阻器 由于定值电阻 R0 与滑动变阻器 R 已选，则可知电流表选
9、量 程为 0.6 A 挡,答案：(1)00.6 A,03 V (2)C E,U I,流，内阻 r,.当然，电源内阻也可以用 r,要点 2 实验原理及数据处理 1作图时，应使尽量多的点分布在直线上，不在直线上的 点均匀分布在直线两侧，个别离直线较远的点可忽略 2如果 UI 图象坐标原点是 U 轴、I 轴的零点，那么图 线与 U 轴交点表示电动势 E，与 I 轴交点坐标表示电源短路电,E I短,求,【例 2】用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r， 所用的电路如图 T29 所示，一位同学测得的 6 组数据如下表 所示,图 T29,(1)试根据这些数据在图 T210 中作出 UI 图线,
10、图 T210,(2)根据图线得出电池的电动势 E_V，电池的内,阻 r_.,(3)若不作出图线，只选用其中两组 U 和 I 的数据，可利用 公式 EU1I1r 和 EU2I2r 算出 E 和 r，这样做可能得出误 差很大的结果，选用第_组和第_组的数据，求 得 E 和 r 误差最大,的坐标(0.65,1.0)，连同得出的E 值代入EUIr 中，得r,EU I,0.71 .,解析：(2)作图线时应把个别不合理的数据排除，由直线与 纵轴的交点可读出电动势 E1.46 V，再读出直线与横轴的交点,(3)选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大选用 这两组数据求 E 和 r，相当于过
11、图中 3 和 4 两点作一直线，利 用此直线求出 E 和 r，而此直线与所画的直线偏离最大，实际 上，第 4 组数据不合理，已经排除,答案：(1)如图 T211 所示,(2)1.46 0.71 (3)3 4,图 T211,【触类旁通】,2某同学采用如图 T212 所示的电路测定电源的电动势 和内电阻已知干电池的电动势约为 1.5 V，内阻约为 1 ；电 压表(量程 03 V，内阻 3 k)，电流表(量程 00.6 A，内阻 1.0 )，滑动变阻器有 R1(最大阻值 10 ，额定电流 2 A)和 R2(最大阻值 100 ，额定电流 0.1 A)各一只,图 T212,(1)实验中滑动变阻器应选用_
12、(填“R1”或“R2”) (2)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图 T213 所 示的电压与电流关系图线，根据图线求出的电源电动势 E _V，内阻 r_.,图 T213,解析：(1)选择阻值小的，方便调节，故选R1；(2)图线的截距就是电动势，斜率就是内阻注意纵轴U的变化是从0.8开始的 答案：(1)R1(2)1.460.92,要点 3 实物图连线,实物图连接是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效 的题型，连线前一定要画出实验电路图，然后按图连线，且必 须注意以下几点： (1)连线不能交叉；,(2)必须把线接在接线柱上；,(3)电流应从电表正接线柱流入，从负接线柱流出； (4)变阻器应处
13、在有效控制状态,在实际操作中，画电路图时，各元件的相对位置应尽量与 实物图相吻合；连实物图时，应先串后并，先连控制电路后连 测量电路要特别注意变阻器的分压连接，把变阻器的全电阻、 开关、电源连成干路，让变阻器的部分电阻与测量电路并联即 可,【例 3】测量电池的电动势 E 及内阻 r (E 约为 6 V，r 约为 1.5 )器材：量程 3 V 的理想电压表 V，量程 0.6 A 的电流表 A(具有一定内阻)，固定电阻 R8.5 ，滑动变阻器 R(010 )，开关 S，导线若干 (1)在下面的虚框中画出实验电路 原理图图中各元件需用题目中所给 出的符号或字母标出 (2) 用笔画线代替导线在图 T2
14、 14,中完成实物连线,图 T214,解析：本题考查实验原理和实验图的连接，及处理实验数,据的能力,答案：(1)、(2)如图 T215 甲、乙所示,图 T215,【触类旁通】,3测一待测电源的电动势及内阻所给的实验器材有：待 测电源 E，定值电阻 R1(阻值未知)，电压表 V(量程为 3.0 V，内 阻很大)，电阻箱 R(099.99 )，单刀单掷开关 S1，单刀双掷 开关 S2，导线若干,(1)某同学连接了一个如图 T216 所示的电路，她接下来,的操作是：,图 T216,将 S2 接到 a，闭合 S1，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的 刻度处于如图 T217 甲所示的位置，记录下对应的电压表示
15、数 为 2.20 V，然后断开 S1；,保持电阻箱示数不变，将 S2 切换到 b，闭合 S1，此时电,压表的读数如图乙所示，然后断开 S1.,请你解答下列问题：,图 T217,1 1 U R,图丙所示的 图线,图甲所示电阻箱的读数为_，图乙所示的电压表 读 数 为 _V 由 此 可 算 出 定 值 电 阻 R1 的 阻 值 为 _(计算结果保留三位有效数字) (2)在完成上述操作后，她继续以下的操作：,将 S2 切换到 a，多次调节电阻箱，闭合 S1，读出多组电阻 箱的示数 R 和对应的电压表示数 U，由测得的数据，绘出了如,由此 可求 得电 源电 动势 E _V ，电 源内 阻 r ,_.,答案：(1)20.00 2.80 5.45 (2)2.9 0.26,
