学生版_测电源的电动势和内阻(有答案)very_good(2)

1、电学实验专题 测电源的电动势和内阻 一、实验目的1测定电源的电动势和内阻2加深对闭合电路欧姆定律的理解3掌握用图象法求电动势和内阻的方法二、实验原理器材电压表、电流表、滑动变阻器电压表、电阻箱电流表、电阻箱电路原理E=U+IrE=U(1+r/R)E=I(R+r)还可以借助两个电压表(已知其中一个内阻RV1)或两个电流表(已知其中一个内阻RG)测量。 ：在伏安法测量的实验中，要注意以下事项：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干电池)2在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时极化现象严重,使得E和r明显变化.3要

2、测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值4.在画UI图线时,要使尽可能多的点落在这条直线上.不在直线上的点应对称分布在直线两侧,不要顾及个别离开直线较远的点,以减小偶然误差.5由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画UI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻第 1 页 共 8 页 三、数据处理 方法一：联立方程求解的公式法 方法二：描点作图法 公式法：电流表、电压表E=U+IrU路端电压，I干电流

3、电流表、电阻箱E=I(R+r)I1、I2是电阻箱分别取和时电流表读数电压表、电阻箱E=U(1+r/R)U1、U2是电阻箱分别取和时电压表读数作图法：直线方程纵轴截距斜率大小伏安法E=U+IrU=E-Ir U-I图像Er=电阻箱、电流表法 E=I(R+r)1/I=R/E+r/E 1/I-R图像r/E1/E电阻箱、电压表法 E=U(1+r/R)1/U=r/E·1/R+1/E 1/U-1/R图像1/Er/E1/R=E/r·1/U-1/r 1/R-1/U图像-1/rE/rU=E-U/R·r U-U/R图像ER四、误差分析1由读数不准确和电表线性不良引起误差2用图象法求E和

4、r时，由于作图不准确造成的误差3由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，引起的系统误差。（电压表分流、电流表分压）测量方法系统误差伏安法内接法E测<E真r测<r真外接法E为真实值r测>r真安阻法E为真实值r测>r真伏阻法E测<E真r测<r真两电流表法或两电压表法无系统误差图像分析法：采用如右图所示的电路，在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大结论：(1)当电压表示数为零时，IV0，IAI短，短路电流测量值真实值(2)E测<E真(3)因为r测 ，所以r测&

5、lt;r真从电路上分析,由于实验把变阻器的阻值R看成是外电路的电阻,因此伏特表应看成内电路的一部分,故实际测量出的是电池和伏特表这一整体的电动势和等效内阻(如图中虚线所示),因为伏特表和电池并联,所以等效内阻r测应等于电池真实内阻值r和伏特表电阻RV的并联值,即r测r真.此时如果断开外电路,则电压表两端电压U等于电动势测量值,即U=E测,而此时伏特表构成回路,所以有UE真,即E测E真.图像分析法：采用如右图所示的电路，理论上有EUUAIAr，IA为电源电流真实值，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大， 结论：(1) 当电流表示数为零时，IA0，断路时电压测量值=E真实值(2

6、)I短测<I短真(3)因为r ，所以r测>r真，r测为r和RA的串联值，这时r测的测量误差非常大从电路上分析，把滑动变阻器作为外电路,因此安培表应看做内电路的一部分, 故实际测量出的是电池和安培表这一整体的电动势和等效内阻(如图中虚线所示) ，因为安培表和电池串联,所以等效内阻r测应等于电池真实阻值r真和安培表电阻RA之和,即r测=r真+RAr真,此时如果断开外电路,则电流为零,安培表两端电势相等,等效电源的电动势E测就是电源电动势的真实值E真,即E测=E真.附：等效电源定理（戴维南定理）设沿虚线将电路隔离成左、右两部分，左边部分可以看作一个新的电源，新电源又叫做等效电源。虚线右边

7、部分即为新电源的外电阻R。(1)对（甲）图电路来说，新电源的电动势为E=E，而内电阻r=r+R0(2)对（乙）图来说，新电源的电动势为EE,而r=，例1.(2010·苏北四市调研)在用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中：(1)备有如下器材：A干电池1节； B滑动变阻器(020 )；C滑动变阻器(01 k)； D电压表(03 V)；E电流表(00.6 A)； F电流表(03 A)；G开关、导线若干其中滑动变阻器应选_，电流表应选_(只填器材前的序号)(2)为了最大限度地减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图(3)某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在图

8、中画出UI图线，根据图线得到被测电池的电动势E_V，内电阻r_. 123456I/A0.100.150.200.250.300.40U/V1.321.261.181.131.040.93VAESRR0例2(2009·安徽理综）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

9、器（阴值范围0-10、额定电流2A）（f） 滑动变阻器（阻值范围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 。例3.如图甲所示的电路是实验室测量电源的电动势与内阻的电路图.(1)按照电路(甲)进行实验,根据测得的U、I数据,画出UI图象,如图(乙)所示,则电动势E= ,内阻r= ,电动势的测量值与真实值相比 (填“偏大”“相等”或“偏小”),内阻的测量值与真实值相比 (填“偏大”“相等”或“偏小”).(2)如果在电路甲的适当位置添加一只单刀

10、双掷开关,用来改变电压表接入电路的方式,就能够最大程度的消除误差,请在虚线框内画出改进后的电路图. (3)简要写出利用改进电路测量电动势与内阻实验操作步骤.(4)实验操作完成之后,利用图象法处理数据,在同一坐标系中画出了两条直线甲与乙,纵横轴截距分别是U1、U2和I1、I2,如图所示,则电动势E= ,内阻r= .1.（2010·上海物理）某同学利用DIS，定值电阻、电阻箱等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图1所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如图2所示的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内

11、阻，得到图2中的图线b. （1）由图线a可知电池a的电动势Ea=_V，内阻ra=_W。（2）若用同一个电阻R先后与电池a及电池b链接，则两电池的输出功率pa_pb（填“大于”、“等于”或“小于”），两电池的效率ha_hb（填“大于”、“等于”或“小于”）。2（2010·江苏）在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学涉及了如图所示的实物电路。w w w.ks5 u .c om（1）试验时，应先将电阻箱的电阻调到_.（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）（2）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0=10W的定值电阻两端的电压U，下列两组R的

12、取值方案中，比较合理的方案是_.（选填1或2）方案编号电阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.（3）根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E= ，内阻r= （用k、b和R0表示）3某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻,实验室准备了下列器材: A.待测干电池E(电动势约为1.5 V,内阻约为1 ) B.电流表G(满偏电流3.0 mA,内阻为100 ) C.电流表A(量程00.6 A,内阻约为1 ) D.滑动变阻器R1(010 ,额定电流为2 A) E.滑动变阻

13、器R2(01 k,额定电流为1 A) F.定值电阻R0(阻值为900 ) G.开关一个,导线若干(1)为了能比较准确地进行测量,同时还要考虑操作的方便,实验中滑动变阻器应选 .(2)根据题意在图中画出该实验所需要的电路图.(3)根据电路图,将实物图连接起来,组成完整的电路.(4)如图所示,是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线,其中,纵坐标I1为电流表G的示数,横坐标I2为电流表A的示数,由图可知,被测干电池的电动势为 V,内电阻为 (保留2位有效数字)4.某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：A待测的干电池(电动势约为1.5 V，内电阻约为2 )B电压表V1

14、(02 V，内阻RV14 000 )C电压表V2(02 V，内阻RV2约为3 500 )D电流表A(03 A，内阻0.1 )E电阻箱R1(09 999 )F滑动变阻器R2(0200 ，1 A)G开关和导线若干该小组根据以上实验器材设计了如图所示的电路来测量电源的电动势和内阻(1)请你根据实验电路补充完整主要的实验步骤：闭合开关_，记下V1的读数U1，闭合开关_，断开开关_，记下_(2)请你根据以上步骤记录的物理量和已知的物理量写出该干电池的电动势和内阻的表达式：E_.r_.(3)在现有器材的条件下，请你选择合适的实验器材，并设计出另一种测量干电池电动势和内阻的方案，在下边方框中画出实验电路图(

15、4)如果要求用图象法处理你设计的实验的数据，并能根据图象较直观地求出电动势和内阻，则较适合的函数表达式是_请你在下边虚框中画出此表达式对应的大致图象5.(2009·北京理综)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig0.6A，内阻rg0.1)和若干导线(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录当电阻箱的阻值R2.6时，其对

16、应的电流表的示数如图乙所示处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数1/I ；再制作R1/I 坐标图，如右图所示，图中已标注出了(R，1/I )的几个与测量对应的坐标点请你将与上图乙所示的实验数据对应的坐标点也标注在图上(3)在图上把描绘出的坐标点连成图线(4)根据描绘出的图线可得出这个电池的电动势E_V，内电阻r_.6（2009·重庆理综）硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用左图所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知定值电阻，电压表视为理想电压表。请根据左图，用笔画线代替导线将右图的实验器材连接成实验电路。若电压表的读数为，则I mA； 实验

17、一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a。见右图由此可知电池内阻 （填“是”或“不是”）常数，短路电流为 mA ，电动势为 V。实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，见右图.当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为 mW（计算结果保留两位有效数字）。7(2010·湖南省长沙市联考)现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50.已知该电池允许输出的最大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图a 所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的

18、影响可不考虑，R为电阻箱，取值范围09999，R0是定值电阻，起保护电路的作用(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：A10 2.5 W B100 1.0 W C200 1.0 W D2 000 5.0 W本实验应选_(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图b所示的图线(已知该直线在y轴的截距为0.1 V1)则根据该同学所作出的图线可求得电池的电动势E为_ V，内阻r为_ .8.某研究性学习小组利用左图所示电路测量电池的电动势E和内阻r.由于该电池的内阻r较小,因此在测量电路中接入了一个阻值为2.00的定值电阻R0.(1)请根据实验原理图,将右图实物连接成能够完成实验的电路.(2)实验时,半