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1、实验九：测定电源的电动势和内阻,一、实验原理与操作,二、注意事项,1.可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池.2.电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大.因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电.,3.计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值.,4.合理选择标度：为使图线分布空间大，如图S9-1所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的
2、交点不再是短路电流，,图S9-1,三、误差分析,1.用图象法求E和r时作图不准确.,2.由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差.3.本实验中测量结果是：E测E真，r测r真.,【基础自测】1.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用电路如图S9-2甲所示，一位同学测得的6组数据如下表所示.,甲,乙,图S9-2,(1)试根据这些数据在图乙中作出U-I图线.,(2)根据图线求出电池的电动势E_V，电池的内,电阻r_.,EU1.461.00,解析：作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太大的点应舍去，图线如下图所示.由图线与纵轴的交点可得电动势E1.46V，再读出图线与横轴交点的坐
3、标为(1.00,0.64)，,由EUIr得r,I0.64,0.72.,图D45,答案：(1)如图D45所示,(2)1.46,0.72,考点1考向1,实验原理与操作测干电池的电动势和内阻,【典题1】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差.,甲,乙,图S9-3,(1)应该选择的实验电路是图S9-3中的_(填“甲”,或“乙”).,(2)现有电流表(00.6A)、滑动变阻器(050)、开关和导,线若干，以及以下器材：,A.电压表(015V)B.电压表(03V),实验中电压表应选用_.(填相应器材前的字母),解析：(1)根据UEIr测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的
4、路端电压U和干路电流I，电压表和电流表内阻的影响会造成实验误差.电源内阻较小，所以电流表分压影响较大，因此应选择甲电路.(2)一节干电池的电动势为1.5V，因此电压表选量程为03V的，选B.,答案：(1)甲,(2)B,考向2,测水果电池的电动势和内阻,【典题2】某课外活动小组自制了西红柿电池组，现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约2V，内阻约1000)，实验室现有如下器材：多用电表：欧姆挡(1，10，100，1k)；直流电流挡(00.5mA,01mA,010mA,0100mA)；直流电压挡(00.5V,02.5V,010V,050V,0250V,0500V)；,电压表(03V,01
5、5V)；电流表(00.6A,03A)；,滑动变阻器：R1(010)，R2(02000)；开关及导线.,(1)为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和内阻，应选_测电压，选_测电流(前两空均填电表名称和所选量程)；滑动变阻器应选_(填滑动变阻器符号).,(2)请设计方案，在图S9-4上进行实物连接.,图S9-4,解析：(1)根据电源电动势为2V可知，应选电压表的03V量程测电压；根据闭合电路欧姆定律可求出通过电源的最大电流小于2mA，所以应选多用电表直流电流挡01mA测电流；滑动变阻器应采用限流式接法，应选择与待测电源内阻接近的滑动变阻器R2.(2)根据题意，滑动变阻器应采用限流式接法，由
6、于电源内阻较大，所以相对电源来说电流表应用内接法，实物连线图如图D46所示.,答案：(1)电压表(03V),多用电表直流电流挡01mA,R2(2)如图D46所示.图D46,方法技巧：在选择实验电路时，也可根据内接法和外接法的选择方法去选择，只是现在的待测电阻是电源，如果电源内阻很小就用相对于电源的外接法，如果电源内阻很大就用相对于电源的内接法，滑动变阻器用的是限流法，要想调节方便，还能大范围调节，需要滑动变阻器的电阻比电源内阻大几倍即可.,考点2,数据处理,【典题3】(2018届山东潍坊期末)某实验小组测量一节干电池的电动势和内阻，可选用的实验器材如下：A.待测干电池B.电流表A1(0200A
7、，内阻为500)C.电流表A2(00.6A，内阻约为0.3)D.电压表V(015.0V，内阻约为5k)E.电阻箱R(09999.9)F.定值电阻R0(阻值为1)G.滑动变阻器R1(最大阻值为010)H.开关、导线若干,(1)该小组在选择器材时，放弃使用电压表，原因是_.(2)该小组利用电流表和电阻箱改装了一只量程为2V的电压表，并设计了下图所示的电路，图中电流表a为_(填“A1”或“A2”)，电阻箱R阻值为_.,甲,乙,图S9-5,(3)接通开关，调节滑动变阻器，读出两电流表的示数I1、I2的多组数据，在坐标纸上描绘出I1-I2图线如图所示.根据描绘出的图线，可得所测干电池的电动势E_V，内阻
8、r,_.,解析：(1)一节干电池的电动势为1.5V，而电压表的量程为15V，则量程过大，放弃电压表.,(2)A1,9500,答案：(1)量程太大，测量误差大(3)1.480.70.8均可,考点3,误差分析,【典题4】为测一节干电池的电动势E和内阻r，某同学设计了如图S9-6甲所示的实验电路，已知电流表内阻与电源内阻相差不大.,甲,乙,图S9-6,(1)连接好实验电路，开始测量之前，滑动变阻器R的滑片,P应调到_(填“a”或“b”)端.,(2)闭合开关S1，S2接位置1，改变滑片P的位置，记录多,组电压表和电流表示数.,(3)重复(1)操作，闭合开关S1，S2接位置2，改变滑片P的,位置，记录多
9、组电压表和电流表示数.,(4)建立U-I坐标系，在同一坐标系中分别描点画出S2接位,置1、2时图象如图乙所示.,S2接1时的U-I图线是图乙中的_(填“A”或“B”),线.,每次测量操作都正确，读数都准确.由于S2接位置1，电压表的分流作用，S2接位置2，电流表的分压作用，分别测得的电动势和内阻与真实值不相等.则由图乙中的A和B图线，可得电动势和内阻的真实值，E_V，r_.,解析：(1)为保护电流表，实验开始前，应将滑片P置于电,阻最大的a端.,(4)当S2接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律EU断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以画出的U-I图线应是B
10、线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流.当S2接2位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律EU断可知电动势测量值等于真实值，U-I图线应是A线，即：E真UA1.50V,由于S2接1位置时，U-I图线的B线对应的短路电流为：I短IB，所以,答案：(1)a(4)B1.50,1.50,测电源电动势和内阻的方法除了伏安法之外还有安阻法和伏阻法.,考向1,安阻法,(1)实验原理用一个电流表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，内阻偏大.若,已知电流表A的阻值可消除测内阻的系
11、统误差.,图S9-7,(2)图象法处理数据图S9-8,【典题5】(2018年江苏卷)一同学测量某干电池的电动势,和内阻.,(1)如图S9-9甲所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处：_；_.,图S9-9,图S9-10,图S9-11,(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电压表的指针位置如图S9-11所示，则该干电池的电动势应为_V；内阻应为_.,解析：(1)连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入
12、电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源.,答案：(1)开关未断开,电阻箱阻值为零,(2)图象如图D47所示.图D471.4(1.301.44都算对)1.2(1.01.4都算对),1.0结果比(2)问第二,(3)1.4结果与(2)问第一个空格一致个空格小0.2,考向2,伏阻法,(1)实验原理用一个电压表和电阻箱测量，电路如图S9-12所示，测量,方法测得的电动势和内阻均偏小.图S9-12,(2)图象法处理数据,图S9-13,【典题6】(2018年贵州黔东南州二模)某同学设计了如图S9-14甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和电阻R1的阻值.实验器材有：待测电源(电动势为E，内阻为r)、待测电阻R1、电压表V(量程1.5V，内阻很大)、电阻箱R(099.99)、开关S1、单刀双掷开关S2及导线若干.,甲,乙,图S9-14,