1、实验三 测量电源的电动势和内阻 题型一 利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻【例 1】 某同学将铜片和锌片插入水果中制成一 个“水果电池”,该同学利用下列所给器材测量该 “水果电池”的电动势 E 和内阻 r.A .电流表 A 1(量程 0.6 A,内阻约 1 B .电流表 A 2(量程 20 mA,内阻约 50 C .电压表 V 1(量程 4 V,内阻约 4 k D .电压表 V 2(量程 15 V,内阻 15 k E .滑动变阻器 R 1(01 000 F .滑动变阻器 R 2(09 999.9 G . 待测“水果电池” (E约为 4 V, 内阻 r 约为 200 H .开关 S ,导线若
2、干(1为尽量减小实验的误差, 电流表选择 _; 电压表选择 _;滑动变阻器选 _.请在虚线方框中画出实验电路图; (2该同学实验中记录的 6组对应的数据如下表, 试根据表中数据在图 5中描点画出 U -I 图线; 由图线 可得, “水果电池”的电动势 E =_V, 内电阻 r =_. (3实验测得的“水果电池”的电动势和内阻与真 实值相比, E 测 _E真 , r 测 _r真 (选填“大 于”、“小于”或“等于” .题型二 安阻法测电源的电动势和内电阻实验器材:一节干电池、电流表、电阻箱、电键. 依据的基本公式:_实验原理图:如图 6所示 用图象法处理实验数据, 若 作出 R -1I 图象 (
3、或 1I-R 图象 ,图象在 R 轴上的截距即为电源内阻的负值,图线的斜率即为电动势 E.【例 2】 (北京理综 21(2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 Ig =0.6 A, 内阻 rg =0.1 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 7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 R
4、 =2.6 时,其对应的电流表 的示数如图 8所示.处理实 验数据时,首先计算出每个 电流值 I 的倒数 1I ;再制作R -1I 如图 9所示,图中已标注出了 (R, 1I 的几个与 测量对应的坐 标 点,请你将与图 8实验数 据对应的坐标点也标注在 图 9上.(3在图 9上把描绘出 的坐标点连成图线.(4根据图 9描绘出的 图线可得出这个电池的电动势 E =_V,内电阻 r =_.题型三 伏阻法 (利用电压表、 电阻箱 测电源电动势和内电阻实验器材:一节干电池、电压表、电阻箱、电键.依据的基本公式:E =U +U R 或 1U =1E r E 1R实验原理图:如图 10所示用图象法处理数据
5、, 若作出 1U 1R 图象, 图象在 1U轴上的截距为电动势的倒数 1/E,斜率为 r/E,由斜率和 截距可求得电动势和内电阻.【例 3】 甲同学设计了如图 11所示的电路测电源电动势 E 及电阻 R 1和 R 2的阻值.实验器材有:待测电源 E(不计内阻 ,待测电阻 R 1,待测电阻 R 2,电压表 V(量程为 1.5 V,内阻很大 ,电阻箱 R(099.99 , 单刀单掷开关 S 1,单刀双掷开关 S 2,导线若干. (1先测电阻 R 1的阻值.请将甲同学的操作补充完整:闭合 S 1,将 S 2切换到 a ,调节电阻箱,读出其示数 r 和对应的电压表示数 U 1,保持电阻箱示数不变, _
6、, 读出电压表的示数 U 2. 则电阻 R 1的 表 达 式 为 R 1=_.(2甲同 学已经测 得电阻R 1=4.8 ,继续测电源电动势 E 和电阻 R 2的阻值.该同学的做法是:闭合 S 1,将 S 2切换到 a ,多次 调节电阻箱,读出多组电阻箱示数 R 和对应的电压表示数 U , 由测得的数据, 绘出了如图 12 1 U 1 R线,则电源电动势 E =_ V,电阻 R 2=_ .题型四 实验的设计和创新【例 4】 (2011大纲全国 23 使用多用电表测量电 阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源 (一般为电池 、 一个电阻和一表头相串联, 两个表笔分 别位于此串联电路的两端.
7、现需要测量多用电表内电 池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为 60 mA 的电流表,电阻箱,导线若干.实验时,将多 用电表调至1 挡,调好零点;电阻箱置于适当数 值.完成下列填空:(1仪器连线如图 13所示 (a和 b 是多用电表的两个 表笔 . 若两电表均正常工作, 则表笔 a 为 _(填 “红”或“黑” 色; 图 13(2若适当调节电阻箱后, 图 13中多用电表、 电流 表 与 电 阻 箱 的 示 数 分 别 如 图 14(a、 (b、 (c所 示 , 则 多 用 电 表 的 读 数 为 _,电流表的读数为 _mA,电阻箱的 读数为 _; (c(3将图 13中多用电表的两表笔短接
8、, 此时流过多用电 表的电流为 _mA; (保留 3位有效数字 (4计 算 得 到 多 用 电 表 内 电 池 的 电 动 势 为 _V保留 3位有效数字 1. 如图 15所示为某次测量电源的电动势和内阻所作的图象, 有关这个图象的说法正确的是 (A .纵轴截距表示待测电源的电动势,即 E =3 VB .横轴截距表示短路电流,即 I 短 =0.6 AC .根据 r =E/I短 ,计算出待测电源内阻为 5 D .根据 r =U/I,计算出待测电源内阻为 1 2. (2010广东理综 34(2某同学利用电压表和电 阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括 定值电阻 (R0=5 一个,开关两个
9、,导线若干,实验 原理图如图 16(a所示.(1在图 (b的实物图中,已正确连接了部分电路, 请完成余下电路的连接.(2请完成下列主要实验步骤:检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示 数如图 (c所示.读得电阻值是 _;将开关 S 1闭合, 开关 S 2断开, 电压表的示数是 1.49 V.将开关 S 2_,电压表的示数是 1.16 V;断开开关 S 1.(3使用测得的数据,计算出干电池的内阻是 _(计算结果保留二位有效数字 .(4由于所用电压表不是理想电压表, 所以测得的电动势比实际值偏 _(填“大”或“小” . 3.现有一特殊电池,它的电动势 E 约为 9 V,内 阻 r 约为 40 ,
10、已知该电池允许输出的最大电流为 50 mA. 为了测量这个电池的电动势和内阻, 某同学利用如 图 17甲所示的电路进行实验,图中电流表的内阻 RA 已经测出, 阻值为 5 , R 为电阻箱, 阻值范围 0999.9 , R 0为定值电阻,对电路起保护作用.(1实验室备有的定值电阻 R 0共有以下几种规格. A . 10 B . 50 C . 150 D . 500 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好 _.(2该同学接入符合要求的 R 0后, 闭合开关 K , 调 整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据, 作出了图乙所示的图线,则根据该同学作出的图线可 求 得该 电池的 电动势 E =_
11、 V ,内阻 r =_ . 4. (2010江苏单科 10 在测量电源的电动势和内阻 的实验中, 由于所用电压表 (视为理想电压表 的量程较 小,某同学设计了如图 18所示的实物电路. (1实 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 R 0=10 的定值电阻两端的电压 U. 下列两组 R 的取值方案中, 比较合理的方案是 _. (选填“ 1”或“ 2” (3根据实验数据描点,绘出的 1U -R 图象是一条直线.若直线的斜率为 k ,在 1Ub , 则 该 电 源 的 电 动 势 E =_
12、, 内 阻 r =_.(用 k 、 b 和 R 0表示 2、 在 测 定 电 源 电 动 势 和 内 电 阻 的 实 验 中 , 除 需 用 导 线 和 开 关 外 , 下述各组器材可 完 成 实 验 的 是 ( .A 、电压 表和电 流表 B、电流 表和电 阻箱 C 、电流 表和滑 动变阻 器 D、电 压表和 电阻 箱 E 、电压 表和滑 动变阻 器F 、电流 表、电 压表和 滑动变阻 器3、 实 验 台 上 备 有 下 列 实 验 器 器 材 : 电 流 表 (0-0.6A,电流表 (0-3A,电压表 (0-3V, 电压表 (0-15V,滑动变阻器 (10 2A ,滑动变 阻器 (1750
13、 0.3A ,电键,导线 . 为了测量一节 干电池的电动势和内电阻 , 应选用的器材是 (填器材代 号 _.4、用伏安法测一节干电池的电动势 E 和内电阻 r ,所给的器材有:(A电压表 V :0 3 15V ; (B电流表 A :0 0.6 3A ; (C变阻器 R 1(总电阻 20; (D变阻器 R 2(总电阻 100;以及电键 S 和导线若干。 (1 电压 表量 程 选用 _, 电流 表 量程 选用 _,变阻器选用 _。 (2在下边的方框中画出实验电路图。(3如下图所示的 U -I 图上是由实验测得的 7组数据 标 出 的 点 , 请你完成 图 线 , 并 由 图 线 求 出 E =_V
14、, r =_.(4 若只选用两组数据, 用欧姆定律算出 E 、 r ,有可 能误差较大;若选用第 _组和第 _组数 据误差最大。 5、用如图 (甲 所示 的 电 路 做 “ 测 定 电 池 的 电 动 势 和 内 电 阻”的实验,根据测得的数据做出了如图(乙所示 的 U -I 图象,由图可知测得的电池的电动势为 ,内电阻为 8、在做测量电源电动势 E 和内阻 r 的实验时, 提供的 器材是:待测电源一个,内阻为 R V 的电压表一个(量 程大于电源的电动势 ,电阻箱一个,开关一个,导线 若干。为了测量得更加准确, 多次 改变电阻箱的电阻 R ,读出电 压表的相应示数 U , 以1U为纵 坐标,
15、画出 1U与 R 的关系图象(该图象为一直线如图所 示。 由图象可得到直线在纵轴上的截距为 m , 直线的斜 率为 k, 试根据以上信息 画出实验电路图。写出 E 、 r 的表达式, E= , r= . 9、 在做“测定电池的电 动 势 和 内 电 阻 ” 实 验 时,电流表和电压表的 内阻未知,有甲、乙两 同学分别进行了如下实 验:甲同学的接线电路图 如图所示,用所得数据作出 U I 图线, 则他能较准确地测出 _, 而 测得的 _偏大.乙同学测得的一组实验数据如下 则他能否测出电源电动势的内电阻? _, 他 进行的是 _的实验.10、如图所示, =51R , =92R .当开关 S 断开
16、时,电流表的示数为 A 2. 0=I ,当开关 S 闭合时,电 流表的示数为 A 3. 0=I .求:(1电源的电动势和内阻. (2 S 断开和闭合两种情况下, 电源的输出功率.11、某同学在实验室先后完成下面二个实验:(i 测定一节干电池的电动势和内电阻; (ii 描绘小 灯泡的伏安特性曲线.用(i 实验测量得到数据作出 U 一 I 图线如图中 a 线, 干电池的电动势为 V , 内电阻为 。 在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验 误差,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选 取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上。 应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 E .总阻值 15,最
17、大允许电流 2A 的滑动变阻器 F .总阻值 200,最大允许电流 2A 的滑动变阻器 G .总阻值 1000,最大允许电流 1A 的滑动变阻器 12、 在 做 测 量 干 电 池 的 电 动 势 和 内 电 阻 的 实 验 时,备 有下列 器材供 选 用: (a干 电 池 一 节 (电 动 势 约 1.5V(b直 流 电 压 表 (量 程 03V 15V , 3V 挡内阻 为 5k , 15V 挡内 阻为 25k (c直 流 电 流 表 (量 程 为 00.6A 3A , 0.6A 挡 内阻 为 0.1, 0.025 (d 滑 动 变 阻 器 (阻 值 范 围 为 015, 允 许 最 大 电流为 lA(e滑 动 变 阻 器 (阻 值 范 围 为 01000, 允 许 最 大电流为 0.5A(f电键 (g导线 若干 (2 根据实验纪录, 画出的 U-I 图像如图 2-37(乙 , 可得电池的电动势为 =_,内电阻 r=_
