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1、实验测定电源的电动势和内阻第1页，共37页，编辑于2022年，星期五一、实验目的一、实验目的1掌掌握握用用电电压压表表和和电电流流表表测测定定电电源源的的电电动动势势和和内内阻阻的的方方法法；进进一步理解一步理解闭闭合合电电路欧姆定律路欧姆定律2掌握用掌握用图图象法求象法求电动势电动势和内阻的方法和内阻的方法第2页，共37页，编辑于2022年，星期五第3页，共37页，编辑于2022年，星期五第4页，共37页，编辑于2022年，星期五三、实验器材三、实验器材 电电池池(被被测测电电源源)、电电压压表表、电电流流表表、滑滑动动变变阻阻器器、开开关关、导导线线、坐坐标纸标纸、铅铅笔笔四、实验步骤四、
2、实验步骤1电电流流表表用用06 A量量程程，电电压压表表用用3 V量量程程，按按上上图图所所示示连连接接好好电电路路2把滑把滑动变动变阻器的滑片移阻器的滑片移动动到使阻到使阻值值最大的一端最大的一端3闭闭合合开开关关，调调节节滑滑动动变变阻阻器器，使使电电流流表表有有明明显显示示数数并并记记录录一一组组数据数据(U1，I1)用同用同样样方法方法测测量几量几组组I、U值值填入表格中填入表格中4断开开关，拆除断开开关，拆除电电路，整理好器材路，整理好器材第5页，共37页，编辑于2022年，星期五五、数据处理五、数据处理本本实实验验中中数数据据的的处处理理方方法法，一一是是联联立立方方程程求求解解的
3、的公公式式法法，二是描点画二是描点画图图法法第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A第6页，共37页，编辑于2022年，星期五法一取六法一取六组对应组对应的的U、I数据，数据数据，数据满满足关系式足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让让第第1式和第式和第4式式联联立方程，第立方程，第2式和第式和第5式式联联立方程，第立方程，第3式和第式和第6式式联联立方程，立方程，这样这样解得三解得三组组E、r，取其平均，取其平均值值作作为电为电池的池的电动势电动势E和内阻和内阻r的大小的大小第7页，共37页，编辑于2022年，星期五第8页，共37页，编辑于2022年，星期五六、注意事项六
4、、注意事项1为为了了使使电电池池的的路路端端电电压压变变化化明明显显，电电池池的的内内阻阻应应选选的的大大些些(选选用已使用用已使用过过一段一段时间时间的干的干电电池池)2在在实实验验中中不不要要将将I调调得得过过大大，每每次次读读完完U和和I的的数数据据后后应应立立即即断断开开电电源源，以以免免干干电电池池在在大大电电流流放放电电时时极极化化现现象象严严重重，使得使得E和和r明明显变显变化化第9页，共37页，编辑于2022年，星期五3测测出出不不少少于于6组组I和和U的的数数据据，且且变变化化范范围围要要大大些些，用用方方程程组组求求解解时时，类类似似于于逐逐差差法法，要要将将测测出出的的U
5、、I数数据据中中，第第1和和第第4组组为为一一组组，第第2和第和第5组为组为一一组组，第，第3和第和第6组为组为一一组组，分，分别别解出解出E、r值值再求平均再求平均4在画在画UI图线时图线时，要使尽可能多的点落在，要使尽可能多的点落在这这条直条直线线上，不在上，不在直直线线上的点上的点应对应对称分布在直称分布在直线线两两侧侧，不要，不要顾顾及个及个别别离开直离开直线线较远较远的点，以减小偶然的点，以减小偶然误误差差第10页，共37页，编辑于2022年，星期五第11页，共37页，编辑于2022年，星期五七、误差分析七、误差分析1由由读读数和数和电电表表线线性不良引起性不良引起误误差差2用用图图
6、象法求象法求E和和r时时，由于作，由于作图图不准确造成不准确造成误误差差第12页，共37页，编辑于2022年，星期五3本本实验实验采用采用图图所示的所示的测测量量电电路是存在系路是存在系统误统误差的，差的，这这是由于是由于电电压压表的分流表的分流IV引起的，使引起的，使电电流表的示数流表的示数I测测小于小于电电池的池的输输出出电电流流I真真因因为为I真真I测测IV，而，而IVU/RV，U越大，越大，IV越大，越大，U趋趋近近于零于零时时IV也也趋趋近于零所以此种情况下近于零所以此种情况下图线图线与横与横轴轴的交点的交点为为真真实实的短路的短路电电流，而流，而图线图线与与纵轴纵轴的交点的交点为电
7、动势为电动势的的测测量量值值，比真，比真实值实值偏小修正后的偏小修正后的图线图线如右如右图图所示，所示，显显然，然，E、r的的测测量量值值都都比真比真实值实值偏小，偏小，r测测r真真、E测测E真真第13页，共37页，编辑于2022年，星期五4若采用如下左若采用如下左图图所示所示电电路，路，电电流是准确的，当流是准确的，当I很小很小时时，电电流表的分流表的分压压很小，但随很小，但随电压电压的增大，的增大，电电流流I增大，增大，电电流流表的分表的分压压作用也逐作用也逐渐渐增大此种情况的增大此种情况的UI图线图线如右如右图图所示，所以所示，所以E测测E真真、r测测r真真第14页，共37页，编辑于20
8、22年，星期五八、实验改进八、实验改进 由由于于在在测测量量电电路路中中，电电压压表表的的分分流流作作用用和和电电流流表表的的分分压压作作用用，给实验带给实验带来了系来了系统误统误差，以下差，以下为为两种有两种有针对针对性的改性的改进进措施措施1实实验验时时可可以以引引入入辅辅助助电电源源，如如图图所所示示，E为为辅辅助助电电源源，利利用用当当辅辅助助回回路路和和测测量量回回路路的的电电流流相相等等时时灵灵敏敏电电流流计计G中中无无电电流流这这一一特特点点，在在测测量量电电路路中中没没有有电电流流表表的的情情况况下下，仍仍能能测测得得其其回回路中的路中的电电流，从而消除由于流，从而消除由于电电
9、流表的内阻流表的内阻带带来的来的误误差差第15页，共37页，编辑于2022年，星期五2在在实验实验中由于中由于电压电压表的分流，从而使表的分流，从而使电电流表的示数小于流表的示数小于流流过电过电源的源的电电流，而流，而给测给测量量带带来来误误差可以将差可以将电压电压表的表的内阻内阻测测出，出，进进而求出而求出电压电压表的分流表的分流IV，那么通，那么通过电过电源的源的电电流就流就为为IEIAIV，就可以消除由于，就可以消除由于电压电压表的分流而表的分流而带带来来的的误误差差第16页，共37页，编辑于2022年，星期五某同学利用某同学利用电压电压表和表和电电阻箱阻箱测测定干定干电电池的池的电动势
10、电动势和内和内阻，使用的器材阻，使用的器材还还包括定包括定值电值电阻阻(R05)一个，开关两个，一个，开关两个，导线导线若干，若干，实验实验原理如原理如图图(a)实验原理和实验误差实验原理和实验误差 第17页，共37页，编辑于2022年，星期五(1)在在图图(b)的的实实物物图图中，已正确中，已正确连连接了部分接了部分电电路路请请完成余下完成余下电电路的路的连连接接第18页，共37页，编辑于2022年，星期五(2)请请完成下列主要完成下列主要实验实验步步骤骤：A检检查查并并调调节节电电压压表表指指针针指指零零；调调节节电电阻阻箱箱，示示数数如如图图(c)所示，所示，读读得得电电阻阻值值是是_B
11、将开关将开关S1闭闭合，开关合，开关S2断开，断开，电压电压表的示数是表的示数是149 VC将将开开关关S2_ ，电电压压表表的的示示数数是是116 V；断断开开开开关关S120 闭合闭合第19页，共37页，编辑于2022年，星期五(3)使用测得的数据，计算出于电池的内阻是使用测得的数据，计算出于电池的内阻是_(计算结果计算结果保留两位有效数字保留两位有效数字)(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_(填填“大大”或或“小小”)0.69小小第20页，共37页，编辑于2022年，星期五 实验数据的处理实验数据的处理
12、第21页，共37页，编辑于2022年，星期五800.004 441.50 V第22页，共37页，编辑于2022年，星期五某同学某同学设计设计了一个如了一个如图图所示的所示的实验电实验电路，用以精确路，用以精确测测定定电电源的源的电动势电动势和内阻，使用的和内阻，使用的实验实验器材器材为为：待：待测测干干电电池池组组(电动势约电动势约3 V)、电压电压表表(量程量程3 V，内阻，内阻约约几千欧几千欧)、电电阻阻箱箱(0999999)、滑、滑动变动变阻器阻器(010)、单单刀双刀双掷掷开关、开关、单单刀刀单掷单掷开关各一个及开关各一个及导线导线若干若干 实验创新设计实验创新设计 第23页，共37页
13、，编辑于2022年，星期五(1)为为精精确确测测得得电电源源的的电电动动势势和和内内阻阻，该该同同学学想想先先测测得得电电压压表表的的内内阻阻，按按如如图图所所示示的的电电路路连连线线，通通过过控控制制开开关关状状态态来来实实现现，则则开开关关S2应应打打在在_(a端端还还是是b端端)，开开关关S1应应_(闭闭合合还还是断开是断开)；(2)简简要写出利用上要写出利用上图图所示所示电电路路测测量量电压电压表内阻的表内阻的实验实验步步骤骤；b断开断开为保证电路安全，先将滑动变阻器滑片滑至为保证电路安全，先将滑动变阻器滑片滑至c端；端；然后将然后将S2打在打在b端，端，S1断开；断开；先将电阻箱阻值
14、置于零，调节滑动变阻器使电压表满偏；先将电阻箱阻值置于零，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此时电阻箱的数值即是电压表的内阻时电阻箱的数值即是电压表的内阻第24页，共37页，编辑于2022年，星期五(3)简要写出利用上图所示电路测量电源的电动势和内阻的实验步骤；简要写出利用上图所示电路测量电源的电动势和内阻的实验步骤；将开关将开关S2打在打在a上，滑动变阻器滑片滑至上，滑动变阻器滑片滑至d端，接通开关端，接通开关S1；电路中；电路中电压表和电阻箱并联，改变电阻箱的阻值，电压表的示数会相应电压
15、表和电阻箱并联，改变电阻箱的阻值，电压表的示数会相应发生变化；发生变化；电电阻阻箱箱的的电电阻阻约约几几千千欧欧，远远大大于于电电源源的的内内阻阻，当当电电阻阻箱箱的的电电阻阻变变化化时时，电电压压表表的的示示数数几几乎乎不不变变，或或变变化化很很小小，从从电电压压表表上上很很难难读读出出来来，所所以以不宜用不宜用U UI/RI/R的图象来求解电源的电动势和的图象来求解电源的电动势和内阻内阻第25页，共37页，编辑于2022年，星期五1在测电源电动势和内阻实验中，下列说法正确的是 ()A用新电池较好 B用旧电池好C新、旧电池一样 D以上说法都不对B第26页，共37页，编辑于2022年，星期五2
16、(2013浙江理综浙江理综)采用如图所示的采用如图所示的电路电路“测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻”(1)除了选用照片中的部分器材外，除了选用照片中的部分器材外，_(填选项填选项)；A还需要电压表还需要电压表 B还需要电流表还需要电流表C还需要学生电源还需要学生电源 D不再需要其他器材不再需要其他器材A第27页，共37页，编辑于2022年，星期五(2)测量所得数据如下：测量所得数据如下：123456R/121008060402I/A060070080089100120U/V090078074067062043用作图法求得电池的用作图法求得电池的内阻内阻r_；(3)根据第根据第5次所
17、测得的实验数据，求得电流表内阻次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA_075022 第28页，共37页，编辑于2022年，星期五3(2014安安徽徽蚌蚌埠埠质质检检)听听说说水水果果也也能能做做电电池池，某某兴兴趣趣小小组组的的同同学学用用一一个个柠柠檬檬做做成成电电池池，他他们们猜猜想想水水果果电电池池内内阻阻可可能能较较大大，从从而而设设计计了了一一个个如如图图所所示示电电路路来来测测定定该该柠柠檬檬电电池池的的电电动动势势和和内内电电阻阻实实验验中中他他们们多多次次改改变变电电阻阻箱箱的的电电阻阻值值，记记录录下下电电阻阻箱箱的的阻阻值值及及相相应应的的电电流流计计示示数数，并并算算出出
18、电电流流的的倒倒数数，将数据填在如下表格中将数据填在如下表格中第29页，共37页，编辑于2022年，星期五外电阻R/电流I/mA电流倒数 /mA19 0000050 219928 0000052 818946 0000059 416845 0000063 315804 0000068 01471第30页，共37页，编辑于2022年，星期五(1)利用图象法处理数据可以减小实验误差在讨论作图方案时，甲同学认为应利用图象法处理数据可以减小实验误差在讨论作图方案时，甲同学认为应作作RI图，而乙同学认为应该作图，而乙同学认为应该作R1/I1/I图，你认为哪个同学的想法更科图，你认为哪个同学的想法更科学？
19、学？_(填填“甲甲”或或“乙乙”)，其简单理由是，其简单理由是_(2)按照按照(1)中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为 _V，内阻为，内阻为 _ 乙乙画出的画出的RI(1)图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻0.751.29 00011 000105-5-101051520第31页，共37页，编辑于2022年，星期五4为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所示的电路为了测定一节干电池的电动势和
20、内阻，某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由阻器的滑片由A端向端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近而电压表的示数接近15 V且几乎不变，直到当滑片滑至临近且几乎不变，直到当滑片滑至临近B端时电端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是电流值、电压值，出现上述情况的原因是_改进方法
21、是改进方法是_改进后，测出几组电流、改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如图乙所示的图象，由图象可知，这个电池电压的数值，并画出如图乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为的电动势为E_V，内阻，内阻r_滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短选择阻值更小的滑动变阻器选择阻值更小的滑动变阻器14824第32页，共37页，编辑于2022年，星期五5(2013新课标全国新课标全国，23)某学生实验小组利用图甲所示电路，测量某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻多用电表内电池的电动势和电阻“1k”挡内部电路的总电阻使用挡内部电路的
22、总电阻使用的器材有：多用电表；电压表：量程的器材有：多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值器：最大阻值5 k；导线若干；导线若干回答下列问题：回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻将多用电表挡位调到电阻“1k”挡，再将红表笔和黑表笔挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点，调零点(2)将图甲中多用电表的红表笔和将图甲中多用电表的红表笔和_(填填“1”或或“2”)端相连，黑表笔端相连，黑表笔连接另一端连接另一端短接短接1第33页，共37页，编辑于2022年，星期五(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这将滑动变阻器的滑片调
23、到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示多用电表和电压表的读数分别为时电压表的示数如图丙所示多用电表和电压表的读数分别为_k和和_ V(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多用电表和调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多用电表和电压表的读数分别为电压表的读数分别为120 k和和400 V从测量数据可知，电压表的从测量数据可知，电压表的内阻为内阻为_ k150360120第34页，共37页，编辑于2022年，星期五(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电
24、流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示根据前面的实验数据计算可得，此和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为多用电表内电池的电动势为_V，电阻，电阻“1k”挡内部电路的总电阻挡内部电路的总电阻为为_ k900150第35页，共37页，编辑于2022年，星期五6(2012重庆理综重庆理综)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻和内阻r，并探究电极间距为，并探究电极间距为E和和r的影响实验器
25、材如题图所示的影响实验器材如题图所示测量测量E和和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过和流过电源的电流电源的电流I，依据公式，依据公式_，利用测量数据作出，利用测量数据作出UI图象，图象，得出得出E和和r将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在题图中用笔画线代替导线连接电路在题图中用笔画线代替导线连接电路UEIr第36页，共37页，编辑于2022年，星期五实验中依次减小实验中依次减小铜片与锌片的间距，铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁分别得
26、到相应果汁电池的电池的UI图象如图象如下图中下图中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)，电源内阻，电源内阻_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)曲线曲线(c)对应的电源电动势对应的电源电动势E_ V，内阻，内阻r_，当外电路总电阻为，当外电路总电阻为2 500 时，该电源的输出功率时，该电源的输出功率P_mW(均保留三位有效数字均保留三位有效数字)不变不变增大增大0.9754780.268第37页，共37页，编辑于2022年，星期五