1、课时2实验：测量电源的电动势和内阻第三节研究闭合电路第二章电路学习目标1.知道测量电源的电动势和内阻的实验原理，会设计测量电源的电动势和内阻的电路.2.掌握实验的方法和实验数据处理的方法.内容索引技能储备明确原理 提炼方法题型演练学以致用 实训演练达标检测当堂检测 巩固反馈技能储备1.伏安法伏安法由EUIr知，只要得到 的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有 、_ ，电路图如图1所示.一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计图1U、I电池开关滑动变阻器电压表电流表2.安阻法安阻法由EIRIr可知，只要能得到 的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的
2、器材有 、，电路图如图2所示.图2I、R电池开关电阻箱电流表3.伏阻法伏阻法由EU 知，只要能得到 的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是 、，电路图如图3所示.图3U、R电池开关电阻箱电压表1.实验步骤实验步骤(以伏安法为例以伏安法为例)(1)电流表用00.6 A量程，电压表用03 V量程，按实验原理图连接好电路.(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大.(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1).用同样的方法测量几组I、U值.(4)断开开关，整理好器材.(5)处理数据，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电
3、动势和内阻.二、实验操作与实验数据的处理2.实验数据的处理实验数据的处理(1)公式法依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果.(2)图象法根据多次测出的U、I值，作UI图象；将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E；横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流(纵横坐标从0开始)；图43.注意事项注意事项(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电
4、池和内阻较大的电压表.(2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化.(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.如图5所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r 求出.图54.误差分析误差分析(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图象时描点不准确.(2)系统误差：主要原因是电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些.U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在UI
5、坐标系中表示出来，如图6所示，可见E测E真，r测r真.图6题型演练一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理例例1利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差.图7(1)应该选择的实验电路是图7中的_(填“甲”或“乙”).甲答案解析解析解析如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小.测量引起的误差小，故选择甲电路图；(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材：A.电压表(015
6、 V)B.电压表(03 V)C.滑动变阻器(020)D.滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_.(选填相应器材前的字母)B C答案解析解析解析一节干电池的电动势为1.5 V，因此电压表量程选择3 V，故选B；为使电流表有较大角度的偏转，需选用总阻值小的滑动变阻器，故选C；(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图8的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线.答案解析序号123456电压U(V)1.451.401.301.251.201.10电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480图8答案答案如图所示
7、解析解析先描点，然后用平滑的直线连接，就得到电源的伏安特性曲线.要使直线过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离直线较选的点应舍弃；(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E_V，内电阻r_.答案解析1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)解析解析由闭合电路的欧姆定律得UEIr，故UI图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，故E1.50 V，r0.83.选择仪器时注意掌握的原则选择仪器时注意掌握的原则1.安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流.2.精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表
8、来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近.3.方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值.规律总结规律总结针对训练针对训练小明利用实验装置测量一节干电池的电动势和内阻.实验所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 和1 k，如图9所示为实验原理图及所需器材图.答案解析答案答案见解析图图9(1)在图中用笔画线代替导线将器材按原理图连接成实验电路.解析解析按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示.由图线求得：电动势E_ V，内阻r_.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如
9、下：答案解析1.60(1.581.62均对)U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44图101.22(1.181.26均对)请根据表中的数据，在图10所示方格纸上作出UI图线.解析解析描点连线得到UI图象，如图乙所示根据EUIr，图象中纵轴截距表示电源的电动势，所以E1.60 V(1.581.62 V均对)，斜率的绝对值为内阻，所以r1.22(1.181.26 均对).(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合.其实，从实验误差考虑这样的操作不妥，因为_.答案解析 干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致
10、实验误差增大解析解析干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大.二、伏阻法和安阻法的实验原理和数据处理1.伏阻法伏阻法(1)电路图：如图11所示(2)实验原理：EU(3)数据处理图11图12由图象的斜率和截距求解.2.安阻法安阻法(1)电路图：如图13所示.(2)实验原理：EIRIr.(3)数据处理图13 图14由图象的斜率和截距求解.例例2有一特殊电池，它的电动势约为 9 V，内阻约为40，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图15甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA5，R为电阻箱，阻值范围0999.9，R0为定值电阻，
11、对电源起保护作用.图15(1)本实验中的R0应选_(填字母).A.10 B.50 C.150 D.500 图15答案解析C解析解析当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50 mA，即电路中电阻的最小值约为180，其中包括电源内阻约为40、电流表的内阻RA5，C选项最为合适.10 45(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，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E_ V，内阻r_.图15答案解析结合题图可得E10 V，r45.达标检测1.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下
12、四种器材组合.为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是A.一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器B.一个电压表和多个定值电阻C.一个电流表和一个电阻箱D.两个电流表和一个滑动变阻器答案解析12解析解析根据闭合电路欧姆定律可得EUIr，测量多组数据U、I可求E、r，A可取；由E (rR)，可知测量多组数据U、R可求E、r，B可取；由EI(Rr)可知，测量多组数据I、R可求E、r，C可取；D中两个电流表和一个滑动变阻器，由于不知道滑动变阻器的阻值，故无法求出E、r，D不可取.122.如图16中a所示是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路，如果采用一节新干电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器
13、在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小，为了较精确地测量一节新干电池的内阻，连接了一定值电阻，实验电路原理图如图b所示.可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R01.5)，滑动变阻器R1(010)，滑动变阻器R2(0200)，开关S.12(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用_(填“R1”或“R2”).答案12图16R1(2)用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图.答案12答案答案如图所示(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的UI坐标系中画出UI
14、图线如图d所示，则新干电池的内阻r_.(保留两位有效数字)答案120.29 dsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8genklgb4klebtlkb5k tkeirh893y89ey698vhkrne lkhgi8eyokbnkdhf98hodf hxvy78fd678t9fdu90gys98y9shihixyv78dfh
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