1、5学生实验：测量电源的电动势和内学生实验：测量电源的电动势和内阻阻1掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣2学会利用图线处理数据的方法学会利用图线处理数据的方法.U1I1r U2I2r 2实验器材实验器材电池电池(干电池或水果电池干电池或水果电池)、电流表、电压表、滑动变阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等器、开关、导线等3实验步骤实验步骤(1)电流表用电流表用0.6 A量程，电压表用量程，电压表用3 V量程，按图连接好量程，按图连接好电路电路(2)把变
2、阻器的滑动片移到使阻值最大的一端把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端(3)闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据一组数据(I，U)，用同样方法测量几组，用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设值，记录在自己设计的表格中计的表格中(4)打开电键，整理好器材打开电键，整理好器材在坐标纸上建立在坐标纸上建立UI坐标系，依据测量数据在坐标系坐标系，依据测量数据在坐标系中画出相应的点，再根据这些点画出直线，如图中画出相应的点，再根据这些点画出直线，如图252乙所乙所示画线时应让尽量多的点在直线上，不在直线上的点也要大示画线时应让尽量多的点在直
3、线上，不在直线上的点也要大致相等地分布在直线两侧，个别偏离这条直线过远的点应舍致相等地分布在直线两侧，个别偏离这条直线过远的点应舍去，不予考虑去，不予考虑5注意事项注意事项(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或是用水果电池选用已使用过一段时间的干电池或是用水果电池)(2)由于干电池在大电流放电时老化现象严重，电动势会由于干电池在大电流放电时老化现象严重，电动势会明显下降，内阻明显下降，内阻r会明显增大，故实验中不能将电流调得过大会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长长时间放电不宜超过时间放电不宜超过
4、0.3 A，短时间放电不宜超过，短时间放电不宜超过0.5 A)，且读数要，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，快，读完后立即切断电源；水果电池的内阻变化也比较明显，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之前结束测量(3)在实验中，在实验中，U取值不能太小，一般不得小于取值不能太小，一般不得小于1 V，测，测得的得的U、I值不少于值不少于5组，且变化范围要大一些，解方程组求解组，且变化范围要大一些，解方程组求解E、r值，取值，取1、4组，组，2、5组，组，3、6组求解后，求平均值组求解后，
5、求平均值(4)两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减两表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的误差小读数时的误差.【典例典例1】在测定一节干电池在测定一节干电池(电动势约为电动势约为1.5 V，内阻约，内阻约为为2)的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：选：A电压表量程为电压表量程为15 V；B电压表量程为电压表量程为3 V；A变阻器为变阻器为(20，3 A)；B变阻器为变阻器为(500，0.2 A)(1)电压表应该选电压表应该选_(填填“A”或或“B”)，这是因为，这是因为_(2)变阻器应该选变阻器应该选_(
6、填填“A”或或“B”)，这是因为，这是因为_解析解析因电源电动势因电源电动势E1.5 V3 V，故电压表选，故电压表选B，因，因为为A电压表量程过大，误差较大变阻器选电压表量程过大，误差较大变阻器选A，因为，因为A变阻器可变阻器可满足电路设计要求，且调节方便，便于读数满足电路设计要求，且调节方便，便于读数答案答案(1)BA电压表量程过大误差较大电压表量程过大误差较大(2)AB变阻器额定电流过小且调节不方便变阻器额定电流过小且调节不方便借题发挥借题发挥(1)选取电压表、电流表时不要认为量程越大选取电压表、电流表时不要认为量程越大越好，应使指针偏转大一些，以减小读数时的相对误差越好，应使指针偏转大
7、一些，以减小读数时的相对误差(2)滑动变阻器的选取以调节方便为原则，既需考虑最大滑动变阻器的选取以调节方便为原则，既需考虑最大阻值，又要看额定电流是否符合要求阻值，又要看额定电流是否符合要求解析解析由公式由公式UEIr，当，当I0时，时，UE，故，故A项正项正确由于纵轴刻度不是从确由于纵轴刻度不是从0开始，故开始，故B、C项错，项错，D项对项对答案答案AD【典例典例2】现有一阻值为现有一阻值为10.0 的定值电阻、一个开的定值电阻、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，度值
8、，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案，(已知电压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：要求：(1)画出实验电路图；画出实验电路图；(2)简要写出完成接线后的实验步骤；简要写出完成接线后的实验步骤；(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式写出用测得的量计算电源内阻的表达式r_.借题发挥借题发挥因为本题中未知电压表的刻度值，所以必须因为本题中未知电压表的刻度值，所以必须采用比例法来解决，这是本题的难点，也是解题的突破口采用比例法来解决，这是本题的难点，也是解题的突破口【变式变式2】如图如图255中中E为直流电
9、源，为直流电源，R为已知电阻；为已知电阻；V为理想为理想电压表，其量程略大于电源电动势，电压表，其量程略大于电源电动势，S1和和S2均为开关现要利用均为开关现要利用图中电路测量电源的电动势图中电路测量电源的电动势E和内阻和内阻r，试写出主要实验步骤及，试写出主要实验步骤及结果表达式结果表达式综上所述，本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值较综上所述，本实验中滑动变阻器的选择原则是：阻值较小而额定电流较大；电压表的选择原则是：在满足量程要求的小而额定电流较大；电压表的选择原则是：在满足量程要求的前提下选取内阻较大的；电流表的选择需根据电源电动势和选前提下选取内阻较大的；电流表的选择需根据电源电动势
10、和选用的滑动变阻器来确定用的滑动变阻器来确定所以它们的关系可用图所以它们的关系可用图257表示，测量图线为表示，测量图线为AB，真实图线为真实图线为AB.由图线可看出由图线可看出r和和E的测量值都小于真实值的测量值都小于真实值r测测r真真，E测测r真真(内阻测量误差非常大内阻测量误差非常大)实实际测量时应选电路图际测量时应选电路图256.【典例典例3】用如图用如图2510所示电路，测定一节干电池所示电路，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器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起
11、保护作用除电起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：(a)电流表电流表(量程量程0.6 A、3 A)；(b)电压表电压表(量程量程3 V、15 V)；(c)定值电阻定值电阻(阻值阻值1、额定功率、额定功率5 W)；(d)定值电阻定值电阻(阻值阻值10、额定功率、额定功率10 W)；(e)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围010、额定电流、额定电流2 A)；(f)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围0100、额定电流、额定电流1 A)那么：那么：(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择要正确完成实验，电压表的量程应选择_V，电，电流
12、表的量程应选择流表的量程应选择_A；R0应选择应选择_的定值电阻，的定值电阻，R应选择阻值范围是应选择阻值范围是_的滑动变阻器的滑动变阻器(2)引起该实验系统误差的主要原因是引起该实验系统误差的主要原因是_(2)电流表应测量通过电源的电流，但由于电压表的分流电流表应测量通过电源的电流，但由于电压表的分流作用，电流表实际测量的电流值比通过电源的电流小，所以引作用，电流表实际测量的电流值比通过电源的电流小，所以引起该实验误差的主要原因是电压表的分流起该实验误差的主要原因是电压表的分流答案答案(1)30.61010(2)电压表的分流电压表的分流H滑动变阻器滑动变阻器(01 000)；I电阻箱电阻箱(
13、09 999)；J开关、导线开关、导线(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内电阻，应用电流表和电压表测量干电池的电动势和内电阻，应选用的变阻器是选用的变阻器是_(用字母代号回答用字母代号回答)(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在实物图根据实验要求，用笔画线代替导线在实物图(如图如图2511所示所示)上连线上连线(3)某次实验记录如下：某次实验记录如下：实验次数实验次数12345电流表示数电流表示数/A0.240.500.701.101.50电压表示数电压表示数/V1.301.100.950.600.30根据表中数据在坐标图根据表中数据在坐标图2512上画出上画出UI图线由图图线由图可求
14、得可求得E_V，r_.解析解析本题考查测定电源电动势和内阻的实验设计，数本题考查测定电源电动势和内阻的实验设计，数据分析及误差分析，可根据一节干电池的额定电压、额定电流据分析及误差分析，可根据一节干电池的额定电压、额定电流选择电压表电流表，因本实验没有特殊要求，可采用限流电选择电压表电流表，因本实验没有特殊要求，可采用限流电路路(1)滑动变阻器作限流用，因电源内阻较小，故滑动变阻滑动变阻器作限流用，因电源内阻较小，故滑动变阻器选用阻值小的即可满足实验要求，故滑动变阻器选器选用阻值小的即可满足实验要求，故滑动变阻器选G.(2)如图所示如图所示答案答案见解析见解析(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到实验时，应先将电阻箱的电阻调到_(选填选填“最大值最大值”、“最小值最小值”或或“任意值任意值”)(2)改变电阻箱的阻值改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值，分别测出阻值R010 的定值的定值电阻两端的电压电阻两端的电压U.下列两组下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是的取值方案中，比较合理的方案是_(选填选填“1”或或“2”)方案方案编号编号电阻箱的阻值电阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0单击此处进入单击此处进入 活页规范训练活页规范训练
