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2019-2020年高二物理实验十测定电源的电动势和内阻【实验目的】测定电池的电动势和内电阻【实验原理】由闭合电路的欧姆定律E=U+Ir知,路端电压U=E—Ir,对给定的电源,E、r为常量,因此路端电压U是电流I的一次函数将电池、电流表、电压表,可变电阻连接成如图7-1所示的电路,改变可变电阻R的阻值,可以测得多组I、U值将它们描在U—I坐标中,图线应该是一条直线显然,直线在U坐标上的截距值就是电池电动势,直线斜率的绝对值就是电池的内阻的大小上述用作图的方法得出实验结果的方法,具有直观、简便的优点【步骤规范】实验步骤操作规范一.连接实验电路1.将电流表、电压表机械调零2.布列实验器材,接图连接实验电路1.若表针不在零位,用螺丝刀旋动机械调零螺钉,使其正对2.⑴实验器材应放置在合适的位置,应使电键、滑动变阻器便于操作;电表刻度盘应正对实验者⑵电键接入电路前,处于断开位置;闭合电键前,滑动变阻器阻值置于最大;导线连接无“丁”字形接线⑶电流表量程
0.6A,电压表量程3V二.读取I、U数据1.调节滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取一组电流表和电压表的读数2.改变滑动变阻器的阻值,闭合电键,读取电流表和电压表读数,共测8-10组1.⑴滑动变阻器的阻值由大到小变化,使电路中电流从小到大平稳地改变,适时地读取I、U读数⑵电流表和电压表读数正确,有估读⑶必要时要及时改变电表量程2.每次实验后,都要及时断开电源三.拆除电路,仪器复原【注意事项】1.使用内阻大些(用过一段时间)的干电池,在实验中不要将I调得过大,每次读完U、I读数立即断电,以免于电池在大电流放电时极化现象过重,E、r明显变化.2.在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧,而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差.3.干电池内阻较小时U的变化较小,坐标图中数据点将呈现如图3甲所示的状况,下部大面积空间得不到利用,为此可使坐标不从零开始,如图3乙所示,把坐标的比例放大,可使结果的误差减小些.此时图线与横轴交点不表示短路电流.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r=|ΔU/ΔI|计算出电池的内阻r.4.实验误差的来源与分析
(1)每次读完电表示数没有立即断电,造成E、r变化;
(2)测量电路存在系统误差,I真=I测十Iv,末考虑伏特表分流.【典型例题】例1现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案(已知电压表内阻很大,电压表量程大于电源电动势,电源内阻约为几欧)要求
(1)画出实验电路图.
(2)简要写出完成接线实验步骤
(3)写出用测得的量,电源内阻的表达式r=________________答案
(1)略
(2)断开开关,记下电压表偏转格数N1;合上开关,记下电压表偏转格数N2
(3)r=N1+N2R/N2例2.(04上海)在测定一节干电池(电动势约为
1.5V,内阻约为2Ω)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(20Ω,3A),B变阻器为(500Ω,
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电压表量程过大,误差较大;A、B变阻器额定电流过小且调节不便例3xx上海某同学按如图3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AA2示数AV1示数VV2示数V
10.
600.
302.
401.
2020.
440.
322.
560.48将电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零
(1)电路中E、r分别为电源的电动势和内阻,R
1、R
2、R3为定值电值,在这五个物理量中,可根据上表中的数据求得的物理量(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,则可能的故障原因是________答案
(1)可测出的物理量是R
2、R3和E
(2)可能R2断路,也可能R
2、R3都断路例4
(05)测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)器材量程3V的理想电压表,量程0.5A的电流表(具有一定内阻),固定电阻R=4Ω,滑线变阻器R′,电键K,导线若干
①画出实验电路原理图图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出
②实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2则可以求出E=,r=(用I1,I2,U1,U2及R表示)答案
①实验电路原理图如图
②I1U1-I2U2/I1-I2U2-U1/I1-I2-R实验十测电源的电动势和内阻练习1.如图所示是测量干电池电动势和内电阻的实验电路,为了减少系统误差,电压表的内阻应_______,变阻器的全电阻应__________.接通电键时滑动变阻器的滑片C应在______________.2.用伏安法测电源电动势和内电阻的实验电路如图2所示,现备有以下器材A.干电池一个B.滑动变阻器(阻值范围0─50Ω)C.滑动变阻器(阻值范围0─1750Ω)D.电压表(量程0─3V)E.电压表(量程0─15V)F.电流表(量程0─
0.6A)G.电流表(量程0─3A)其滑动变阻器应选用_________;电压表应选用_________;电流表应选用___________.(只选仪器前的字母)3.在“用伏安法测电池的电动势和内电阻”的实验中,某同学按照正确实验方法测出几组数据,根据这些数据画出U─I图线,如图3所示,从这图线可以看出电池的电动势ε=______V,内电阻r=_______.4.利用如图4电路测定电源电动势ε和内电阻r,如果不考虑电流表内阻对测量的影响,则所测定的电源电动势ε和内电阻r的值与其真实值相比较,测出ε________,r__________.(填准确、偏大或偏小)5.用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中采用右图5的电路时,根据实验数据做出了U─I图线,由此可得出和r.图线与纵轴交点表示的意义是__________其纵坐标大小等于________,图线与横轴交点表示的意义是________,其横坐标等于___________,直线的斜率大小为_________.6.要测定某个电池的电动势和内电阻,除电键和导线外,还可以分别用下列哪些组实验器材均能达到测定目的()A.电流表和电阻箱B.电压表和电阻C.电流表和电压表D.电流表、电压表、滑动变阻器7.图7是测一节干电池的电动势和内电阻所用的器材,请以笔画线连成实验电路图8.某同学用伏安测定一节干电池的电动势和内电阻,图a为开始实验前的实验装置(图中每条导线用数字编号表示,接线柱或接线点用大写英文字母表示)
(1)指出装置图中的错误或不妥之处应如何改正(请用尽可能少的步骤答案写在下面横线)
(2)图b是用测出的实验数据画出的干电池U—I图线,根据图线可求出干电池的电动势ε=V,内阻r=Ω9用图9器材测定干电池的电动势和内电阻1把图示器材连接成实验电路,要求滑动变阻器连入电路的电阻值最大2右边图象是根据实验中测得的数据在U—I坐标系上作出的图象,由图象可以求出电源的电动势和内电阻,如果考虑到电表内阻的影响,这样测出的电动势和内电阻数值各是偏大还是偏小?答10.如图10所示的元件规格为电源电动势ε=
6.0V、内阻r=
4.0Ω,滑动变阻器电阻值R=40Ω,负载电阻Rf=160Ω
(1)将图中元件连成电路,使Rf两端电压U能在尽量大的范围内调节
(2)U值的调节范围是V到V11.利用2个定值电阻、1个电压表、电键和若干导线测定1节干电池的电动势ε和内阻r,电路图如图11所示,两次实验测得电压表示数分别为U1和U2由两组数据R1,U1和R2,U2,可写出计算ε=,r=UV
5.
14.
74.
33.
93.
53.1IA
0.
751.
11.
41.
82.
12.412.把下图中所给的器材连成测量电池电动势和内电阻的合适的电路,某同学实验中测得的6组测量数据如下在直角坐标系中画出U─I的关系图象根据图线可知电池的电动势为_____V,电池的内电阻为____Ω.实验中没有考虑电流表,电压表内阻对测量结果的影响,因此,测出的电池电动势的值比真实值_______,测出的电池内电阻的值比真实值_______,这主要是由于________表内阻影响造成的.13.在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用器材如图13所示,其中电流表的内阻不大于
0.1,电压表的内电阻不小于1k.1试在如下方框中画出用图示器材测电池的电动势和内电阻的电路图,并按电路图把图示器材接成实验电路2一位学生在实验中记录的6组数据如下.试根据这些数据画出U─I图线,并从图线上求出电池的电动势ε=___________V,内电阻r=_______.3为完成这个实验,图中滑动变阻器最好应选如下的哪一个A.阻值范围0─5B.阻值范围0─10C.阻值范围0─20D.阻值范围0─100.4这个实验中,所测出的电动势和内电阻与被测电池电动势和内电阻的真实值相比A.由于电压表的分流作用,都偏小B.由于电压表的分流作用,都偏大C.由于电流表的分压作用,都偏小D.由于电流表的分压作用,都偏大14.在“测定电源电动势和内电阻”的实验中1图为某同学连接的用伏安法测干电池的电动势和内电阻的实验电路,指出错误及不合要求处并改正ABC2某同学分别用新旧两个干电池做实验,根据实验数据画出的U—I图象中两条图线a和b,则是旧电池对应的图线
(3)若实验室由于缺少安培表,有几组需利用伏特表和电阻箱、(符号)开关、导线组成电路进行测量A、在方框中画出电路图B、写出计算电动势和内电阻的表达式ε=r=15.一种供仪器使用的小型电池标称电压为9V,允许电池输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内电阻,实验室利用了图1所示电路,图中电压表内阻很大,可不考虑对电路的影响,R为电阻箱,阻值范围为0—9999ΩR0是保护电阻
(1)实验室中备有的定值电阻有以下几种规格A.10Ω5WB.150Ω1/2WC.200Ω1/4WD.
1.2kΩ1W实验时,R0应选用(填字母代号)较好
(2)在实验中,当变阻箱各旋钮调到2所示位置后,闭合开关,电压表示数为
9.0V,变阻箱此时电阻为Ω电路中通过电阻箱电流为mA
(3)断开开关,调整电阻箱阻值,再闭合开关,读取电压表示数,多次重复,取得数据后,作出如图3所示图线,则该电池电动势ε=V,内电阻r=Ω 实验十测电源的电动势和内电阻参考答案1.尽可能的大些;尽可能的小些;b端.2.B;D;F3.
3.2;44.准确;偏大5.ABD6.断路时的路端电压,;短路电流,/r,r7.见图;全对得6分,电压表、电流表量程错各扣1分,其他错都给0分8.1BDFCEA,2A(略),B.
1.5,
0.59.电路图3分实物图3分10.B3分);将滑动变阻器和金属杆的两端的两个接线柱都连到电路中11.12.
①如右图
②图略,
6.0V,
1.2
③小,小,电压表.13.1连线图略2图线略;约
1.44;
0.713C4A14.
(1)A、伏特表应接0~3档B、安培表应从正接线柱接入C、滑动变阻器开始时应将电阻置于最大值处
(2)b
(3)A.电路如图B15.1B2750;
1039.5;50AVRSEr。