2019-2020年高二物理實驗十 測定電源的電動勢和內(nèi)阻.doc

2019-2020年高二物理實驗十 測定電源的電動勢和內(nèi)阻【實驗目的】測定電池的電動勢和內(nèi)電阻【實驗原理】由閉合電路的歐姆定律E =U+Ir知，路端電壓U=EIr，對給定的電源，E、r為常量，因此路端電壓U是電流I的一次函數(shù)。將電池、電流表、電壓表，可變電阻連接成如圖7-1所示的電路，改變可變電阻R的阻值，可以測得多組I、U值。將它們描在UI坐標中，圖線應該是一條直線。顯然，直線在U坐標上的截距值就是電池電動勢，直線斜率的絕對值就是電池的內(nèi)阻的大小。上述用作圖的方法得出實驗結(jié)果的方法，具有直觀、簡便的優(yōu)點。【步驟規(guī)范】實 驗 步 驟操 作 規(guī) 范 一.連接實驗電路1將電流表、電壓表機械調(diào)零AVRSE r2布列實驗器材，接圖連接實驗電路 1若表針不在零位，用螺絲刀旋動機械調(diào)零螺釘，使其正對2實驗器材應放置在合適的位置，應使電鍵、滑動變阻器便于操作；電表刻度盤應正對實驗者 電鍵接入電路前，處于斷開位置；閉合電鍵前，滑動變阻器阻值置于最大；導線連接無“丁”字形接線 電流表量程0.6A，電壓表量程3V 二讀取I、U數(shù)據(jù)1調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，閉合電鍵，讀取一組電流表和電壓表的讀數(shù)2改變滑動變阻器的阻值，閉合電鍵，讀取電流表和電壓表讀數(shù)，共測8-10組 1滑動變阻器的阻值由大到小變化，使電路中電流從小到大平穩(wěn)地改變，適時地讀取I、U讀數(shù) 電流表和電壓表讀數(shù)正確，有估讀 必要時要及時改變電表量程2每次實驗后，都要及時斷開電源三拆除電路，儀器復原【注意事項】1使用內(nèi)阻大些（用過一段時間）的干電池，在實驗中不要將I調(diào)得過大，每次讀完U、I讀數(shù)立即斷電，以免于電池在大電流放電時極化現(xiàn)象過重，E、r明顯變化2在畫UI圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)，而不要顧及個別離開較遠的點以減少偶然誤差3干電池內(nèi)阻較小時U的變化較小，坐標圖中數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖3甲所示的狀況，下部大面積空間得不到利用，為此可使坐標不從零開始，如圖3乙所示，把坐標的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些此時圖線與橫軸交點不表示短路電流計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠的點，用r=|U/I|計算出電池的內(nèi)阻r4實驗誤差的來源與分析（1）每次讀完電表示數(shù)沒有立即斷電，造成E、r變化；（2）測量電路存在系統(tǒng)誤差，I真I測十Iv，末考慮伏特表分流【典型例題】例1 現(xiàn)有一阻值為100的定值電阻、一個開關(guān)、若干根導線和一個電壓表，該電壓表表面上有刻度但無刻度值，要求設計一個能測定某電源內(nèi)阻的實驗方案（已知電壓表內(nèi)阻很大，電壓表量程大于電源電動勢，電源內(nèi)阻約為幾歐）要求：（1）畫出實驗電路圖（2）簡要寫出完成接線實驗步驟。（3）寫出用測得的量，電源內(nèi)阻的表達式r_。答案：（1）略 （2）斷開開關(guān)，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1；合上開關(guān)，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N2 （3）r=(N1+N2)R/N2 例2（04上海）在測定一節(jié)干電池（電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為2）的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，變阻器和電壓表各有兩個供選：A電壓表量程為15V，B電壓表量程為3V，A變阻器為（20，3A），B變阻器為（500，0.2A）電壓表應該選 （填A或B），這是因為 .變阻器應該選 （填A或B），這是因為 .答案：B，A電壓表量程過大，誤差較大；A、B變阻器額定電流過小且調(diào)節(jié)不便 例3 (xx 上海)某同學按如圖3所示電路進行實驗，實驗時該同學將變阻器的觸片P移到不同位置時測得各電表的示數(shù)如下表所示：序號A1示數(shù)(A)A2示數(shù)(A)V1示數(shù)(V)V2示數(shù)(V)10.600.302.401.2020.440.322.560.48將電壓表內(nèi)阻看作無限大，電流表內(nèi)阻看作零。（1）電路中E、r分別為電源的電動勢和內(nèi)阻，R1、R2、R3為定值電值，在這五個物理量中，可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量（不要求具體計算）_。（2）由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了（但不為零），若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因是_。 答案：（1）可測出的物理量是R2、R3和E。 （2）可能R2斷路，也可能R2、R3都斷路。 例4（05）測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為45V，r約為15）。器材：量程3V的理想電壓表，量程05A的電流表（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R=4，滑線變阻器R，電鍵K，導線若干。畫出實驗電路原理圖。圖中各無件需用題目中給出的符號或字母標出。實驗中，當電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為U1；當電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示）答案：實驗電路原理圖如圖。 (I1U1-I2U2)/(I1-I2) (U2-U1)/I1-I2)-R 實驗十：測電源的電動勢和內(nèi)阻練習1 如圖所示是測量干電池電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路，為了減少系統(tǒng)誤差，電壓表的內(nèi)阻應_，變阻器的全電阻應_接通電鍵時滑動變阻器的滑片C應在_ 2 用伏安法測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路如圖2所示，現(xiàn)備有以下器材：A干電池一個B滑動變阻器（阻值范圍050）C滑動變阻器（阻值范圍01750）D電壓表（量程03V）E電壓表（量程015V）F電流表（量程00.6A）G電流表（量程03A） 其滑動變阻器應選用_；電壓表應選用_；電流表應選用_（只選儀器前的字母）3 在“用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，某同學按照正確實驗方法測出幾組數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)畫出UI圖線，如圖3所示，從這圖線可以看出：電池的電動勢_V，內(nèi)電阻r_W4 利用如圖4電路測定電源電動勢和內(nèi)電阻r，如果不考慮電流表內(nèi)阻對測量的影響，則所測定的電源電動勢和內(nèi)電阻r的值與其真實值相比較，測出_，r_（填：準確、偏大或偏小） 5 用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中采用右圖5的電路時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出了UI圖線，由此可得出E和r圖線與縱軸交點表示的意義是_其縱坐標大小等于_，圖線與橫軸交點表示的意義是_，其橫坐標等于_，直線的斜率大小為：_ 6 要測定某個電池的電動勢和內(nèi)電阻，除電鍵和導線外，還可以分別用下列哪些組實驗器材均能達到測定目的（ ）A電流表和電阻箱 B電壓表和電阻C電流表和電壓表 D電流表、電壓表、滑動變阻器7 圖7是測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻所用的器材，請以筆畫線連成實驗電路圖。8 某同學用伏安測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻，圖a為開始實驗前的實驗裝置。（圖中每條導線用數(shù)字編號表示，接線柱或接線點用大寫英文字母表示）（1）指出裝置圖中的錯誤或不妥之處 。應如何改正（請用盡可能少的步驟。答案寫在下面橫線） 。（2）圖b是用測出的實驗數(shù)據(jù)畫出的干電池UI圖線，根據(jù)圖線可求出干電池的電動勢= V，內(nèi)阻r = 9用圖9器材測定干電池 的電動勢和內(nèi)電阻。(1)把圖示器材連接成實驗電路，要求滑動變阻器連入電路的電阻值最大。 (2)右邊圖象是根據(jù)實驗中測得的數(shù)據(jù)在UI坐標系上作出的圖象，由圖象可以求出電源的電動勢和內(nèi)電阻，如果考慮到電表內(nèi)阻的影響，這樣測出的電動勢和內(nèi)電阻數(shù)值各是偏大還是偏??？答： 10 如圖10所示的元件規(guī)格為：電源電動勢=6.0V、內(nèi)阻r =4.0，滑動變阻器電阻值R=40，負載電阻Rf =160。（1）將圖中元件連成電路，使Rf 兩端電壓U能在盡量大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。（2）U值的調(diào)節(jié)范圍是 V到 V。11利用2個定值電阻、1個電壓表、電鍵 和若干導線測定1節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻r，電路圖如圖11所示，兩次實驗測得電壓表示數(shù)分別為U1和U2。由兩組數(shù)據(jù)R1，U1和R2，U2，可寫出計算= ，r = 。 U(V)5.14.74.33.93.53.1I(A)0.751.11.41.82.12.412 把下圖中所給的器材連成測量電池電動勢和內(nèi)電阻的合適的電路，某同學實驗中測得的6組測量數(shù)據(jù)如下在直角坐標系中畫出UI的關(guān)系圖象根據(jù)圖線可知電池的電動勢為_V，電池的內(nèi)電阻為_實驗中沒有考慮電流表，電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響，因此，測出的電池電動勢的值比真實值_，測出的電池內(nèi)電阻的值比真實值_，這主要是由于_表內(nèi)阻影響造成的13 在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，所用器材如圖13所示，其中電流表的內(nèi)阻不大于0.1W，電壓表的內(nèi)電阻不小于1kW(1)試在如下方框中畫出用圖示器材測電池的電動勢和內(nèi)電阻的電路圖，并按電路圖把圖示器材接成實驗電路 (2)一位學生在實驗中記錄的6組數(shù)據(jù)如下試根據(jù)這些數(shù)據(jù)畫出UI圖線，并從圖線上求出電池的電動勢_V，內(nèi)電阻r_ (3)為完成這個實驗，圖中滑動變阻器最好應選如下的哪一個?( )A阻值范圍05WB阻值范圍010WC阻值范圍020WD阻值范圍0100W (4)這個實驗中，所測出的電動勢和內(nèi)電阻與被測電池電動勢和內(nèi)電阻的真實值相比( )A由于電壓表的分流作用，都偏小B由于電壓表的分流作用，都偏大 C由于電流表的分壓作用，都偏小D由于電流表的分壓作用，都偏大14 在“測定電源電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中(1)圖為某同學連接的用伏安法測干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路，指出錯誤及不合要求處并改正A B C (2)某同學分別用新舊兩個干電池做實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的UI圖象中兩條圖線a和b，則 是舊電池對應的圖線。 （3）若實驗室由于缺少安培表，有幾組需利用伏特表和電阻箱、（符號）開關(guān)、導線組成電路進行測量A、在方框中畫出電路圖B、寫出計算電動勢和內(nèi)電阻的表達式= r= 。 15 一種供儀器使用的小型電池標稱電壓為9V，允許電池輸出的最大電流為50mA，為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)電阻，實驗室利用了圖1所示電路，圖中電壓表內(nèi)阻很大，可不考慮對電路的影響，R為電阻箱，阻值范圍為09999,R0是保護電阻。（1）實驗室中備有的定值電阻有以下幾種規(guī)格：A.10 5W B.150 1/2W C.2001/4W D.1.2k1W實驗時，R0應選用 （填字母代號）較好。 （2）在實驗中，當變阻箱各旋鈕調(diào)到2所示位置后，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)為9.0V，變阻箱此時電阻為 。電路中通過電阻箱電流為 mA。 （3）斷開開關(guān)，調(diào)整電阻箱阻值，再閉合開關(guān)，讀取電壓表示數(shù)，多次重復，取得數(shù)據(jù)后，作出如圖3所示圖線，則該電池電動勢= V，內(nèi)電阻r = 。實驗十：測電源的電動勢和內(nèi)電阻參考答案1 盡可能的大些；盡可能的小些；b端2 B；D；F3 3.2；4 4 準確；偏大 5 ABD6 斷路時的路端電壓，e；短路電流，er，r7 見圖；全對得6分，電壓表、電流表量程錯各扣1分，其他錯都給0分。8 (1)BDFCEA， (2)A（略），B1.5，0.59 電路圖3分 實物圖3分10 B (3分）；將滑動變阻器和金屬桿的兩端的兩個接線柱都連到電路中11 12 如右圖圖略，6.0V，1.2W小，小，電壓表13 (1)連線圖略(2)圖線略；約1.44；0.71 (3)C (4)A14（1）A、伏特表應接03檔B、安培表應從正接線柱接入 C、滑動變阻器開始時應將電阻置于最大值處（2）b（3）A.電路如圖 B15 (1)B (2)750;10 (3)9.5;50