测定电源的电动势和内电阻 复习题 非常好

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1、测定电源的电动势和内电阻1 实验原理：在闭合电路中，根据全电路欧姆定律，有，其中 E 表示电源的电动势，U 表示电源的路端EUIr电压，I 表示闭合电路中的电流，r 表示电源的内阻。根据课程标准教科书，实验：测电源的电动势和内电阻可用三种方法：方法 1. 式可变为 ，改变电路的外电阻 R，测出一系列UrIE的 I 和 U 值，作出 U-I 图象。图象在 U 轴上的截距即为电源的电动势，直线的斜率即为内阻的负值。此方法叫伏安法，用伏特表和安培表。方法 2. 式可变为 ，或 ，改变电路的外电阻 R，EIRrErI测出一系列的 I 和 R 值，作出 R-1/I 图象。图象在 R 轴上的截距即为电源的

2、内阻，直线的斜率即电源的电动势 E。此方法叫安阻法，用安培表和电阻箱。方法 3. 式可变为 ，或 ，改变电路的外电UErRRr1阻 R，测出一系列的 U 值，作出 图象。图象在 轴上的截距1U的倒数即为电源电动势，直线的斜率与截距的倒数乘积即为电源的内阻。此方法叫伏阻法，用伏特表和电阻箱。基础实验是伏安法。安阻法和伏阻法是在伏安法实验的基础上的提高。2实验目的：用三种方法测定电源的电动势和内阻。3实验步骤一、 伏安法1. 实验电路图 2. 实验结果图象3. 计算数据电压轴上的截距为电池的电动势：E=6.0V, 电流轴上的截距为最大电流 , 则电池的内阻为 r= 1.0。AIm0.6mIE4.

3、实验实物图 5. 实验结果图象6. 计算数据电压轴上的截距为电池的电动势：E=9.0V, 电流轴上的截距为最大电流 , 则电池的内阻为 r= 1.0。AIm0.9mIE二、 安阻法1. 用仿真实验室研究按电路图搭建实验装置，如图 2-1图 2-1改变电阻箱的阻值，电流表的读数对应变化，得到电流与电阻的关系图象，见图 2-2. 图 2-2由于图 4 不是直线，不便于求电动势和内阻，在实验过程中时，记下一系列的数据，把数据输入到 Excel 中并求出电流 I 的倒数 1/I, 见下表。R I 1/I10 0.264 3.7878798.36 0.31 3.2258066.86 0.369 2.71

4、00275.36 0.456 2.1929824.11 0.567 1.7636683.36 0.665 1.5037592.11 0.932 1.0729611.36 1.23 0.8130080 2.9 0.344828表 1作出电流的倒数随电阻变化的图象，R1/I 图象，见图 2-3 的直线。R-2-1012345678910110 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4R图 2-3根据 ，得到 ，知：R1/I 图线直线的斜率即为电动势 E，R 轴)(rRIErIE上的截距的绝对值为内阻 。从图 5 读出数据，计算得为 ，纵轴上VE9.27.3)1(0的截距为-1，则电池的内阻为

5、 。1r三、 伏阻法（见例题）例 12007 理综四川卷第 22(2)题甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势 E及电阻 R1 和 R2 的阻值。实验器材有：待测电源E(不计内阻 )，待测电阻 R1，待测电阻 R2，电压表 V(量程为 1.5V，内阻很大)，电阻箱 R(0-99.99) ，单刀单掷开关 S1，单刀双掷开关S2，导线若干。先测电阻 R1 的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合 S1，将 S2 切换到 a，调节电阻箱，读出其示数 r 和对应的电压表示数U1，保持电阻箱示数不变，_ ，读出电压表的示数U2。则电阻 R1 的表达式为 R1_ 。甲同学已经测得电阻 R14.8，继续测电源

6、电动势 E 和电阻R2 的阻值。该同学的做法是：闭合 S1，将 S2 切换到 a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数 R 和对应的电压表示数 U，由测得的数据，绘出了如图所示的 图线，则电源电动势 E_V，电阻R1R2=_。利用甲同学设计的电路和测得的电阻 R1，乙同学测电源电动势 E 和电阻 R2 的阻值的做法是：闭合 S1，将 S2 切换到 b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数 R 和对应的电压表示数 U，由测得的数据，绘出了相应的 图线，根据图线得到电源电动势 E1U和电阻 R2。这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围_（选填“较大” 、 “较小”或“相同”)，所以_同学

7、的做法更恰当些。答案：将 S2 切换到 b ，R 1 。rU21E 1.43 或 10/7V，R 2 1.2 较小，甲【解析】 （1）)(211rU （2）212RrUE由（2）式得 ，)(122RrE代入（1）式，经过复杂的运算得 R1 。rU21根据 ，有 ，比照直线方)(21RUEE1程 ，有截距 ，所以 E1.43 或 10/7V；斜率bkxy7.0b，又 ，已测出 R14.8，可求出 R2 2.45.078k211.2 。 由于电阻 R2 阻值小，电压表测得的数据范围较小，所以甲同学的做法更恰当些。点评：用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内电阻（本题的R2 相当于内电阻）并用 图象进

8、行数据处理求出结果（与伏安RU1法类比简称伏阻法） ，2006 年高考有三省市考到（分别是江苏、广东和天津） 。例 22007 宁夏理综卷（新课程）第 22 题（2）题利用伏安法测干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池：电动势约为 1.5V，符号 电压表：量程 1V，内阻 998.3 ，符号 V滑动变阻器：最大阻值 10 ，符号 电阻箱：最大阻值 99999.9 ，符号单刀单掷开关 1 个，符号 导线若干设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在制定的方框内。要 1求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为 2原量程的 倍，电阻箱的阻值

9、应为 。答案： 12 998.3 2【解析】因为电压表量程要大于电池电动势，所以要扩大为原量程的 2 倍，在电压表上串联等于其内阻的电阻，所以电阻箱的阻值应为 998.3 。点评：本题是伏安法测电源电动势和内阻（不是伏阻法） ，所以电阻箱是用来做扩大电压表量程用的。另外，因为电流表内阻一般与电池内阻差别不大，所以用电流表外接法（对待测电池而言） 。例。图中 R 为已知电阻， 为待测电阻， 为单刀单掷开关， 为xR1K2K单刀双掷开关，V 为电压表（内阻极大） ，E 为电源（电阻不可忽略） 。现用图中电路测量电源电动势 及电阻xR（1） 写出操作步骤：（2） 由 R 及测得的量，可测得 _, =

10、- xR_.答案：（1）K 1 断开，K 2 接到 a 端，记下电压表的读数 U1；K 2仍接到 a 端，闭合 K1，记下电压表的读数 U2；K 1 仍闭合，K2 接到 b 端，记下电压表的读数 U3.（2）U 1 RU32R RxVa b K1 K2E例 3。在测定一节干电池（电动势约为 1.5V，内阻约为 2）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A 电压表量程为 15V，B 电压表量程为 3V，A 变阻器为（20，3A） ，B 变阻器为（500，0.2A）电压表应该选 （填 A 或 B） ，这是因为 .变阻器应该选 （填 A 或 B） ，这是因为 .答案：B，A 电压表量程

11、过大，误差较大；A 、B 变阻器额定电流过小且调节不便例。某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片 P 移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示序号A1示数(安)A2示数(安)V1示数(伏)V2示数(伏)1 0.60 0.30 2.40 1.202 0.44 0.32 2.56 0.48将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。（1）电路中 ， 分别为电源的电动势和内阻， ， ， 为定r 1R23值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算） 。（2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零） ，若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的

12、故障原因是 。答案：（1） ， ， （1 分，1 分，2 分）2R3（2） 短路或 断开 （4 分）p2例 42006 年天津理科综合卷第 22（3）题某研究性学习小组利用图 9 所示电路测量电池组的电动势 E 和内阻 r。根据实验数据绘出如图 10 所示的R 1/I 图线，其中 R 为电阻箱读数，I 为电流表读数，由此可以得到 E V，r 。图 9图 10 【解析】根据 得到，从图 10 读出数据，计算得 ，直线的斜率即为)(rRIE rIER，当 时，横轴上的截距为 ，则电池的内阻为V9.25.3103.01。.Ir点评：本题专门考查用电流表和电阻箱测电源的电动势和内电阻，与伏安法相比，实

13、验用的仪器不同，测量的物理量不同，图象中横坐标与纵坐标表示的物理量不同了，因此根据图象求 E、r 的方法也不同。例 5安徽 2009 高考 21.题. 用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻 R0 起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a） 电流表（量程 0.6A、3A） ；（b） 电压表（量程 3V、15V）（c） 定值电阻（阻值 1 、额定功率 5W）（d） 定值电阻（阻值 10 ，额定功率 10W）（e） 滑动变阻器（阴值范围 0-10 、额定电流 2A）（f） 滑动变阻器（阻值范围

14、0-100 、额定电流 1A）那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0 应选择 的定值电阻，R 应选择阻值范围是 的滑动变阻器。（2）引起该实验系统误差的主要原因是 。II答案：（1）3，0.6，1，010。 （2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。【解析】由于电源是一节干电池（1.5V） ，所选量程为 3V 的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几 左右，加上保护电阻，最大电流在 0.5A 左右，所以选量程为 0.6A 的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取 010 能很好地控制电路中的电流和电压，若取 0100 会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成 E 测 E 真 ， r 测 r 真 。例 6北京 2009 高考 2