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1、实验 测定电源电动势和内阻2021/8/11 星期三1基础知识梳理【实验目的实验目的】1掌握用电压表和电流表测定电源掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律电路欧姆定律2掌握用图象法求电动势和内阻的掌握用图象法求电动势和内阻的方法方法【实验原理实验原理】1实验依据：闭合电路欧姆定律实验依据：闭合电路欧姆定律2实验电路：如图实验电路：如图1061所示所示3E和和r的求解：由的求解：由UEIr2021/8/11 星期三2基础知识梳理图图10106 61 12021/8/11 星期三3基础知识梳理4作图法数据处理，如图作图法数据
2、处理，如图1062所示：所示：2021/8/11 星期三4基础知识梳理(1)图线与纵轴交点为图线与纵轴交点为E.图图10106 62 22021/8/11 星期三5基础知识梳理【实验器材实验器材】电池电池(被测电源被测电源)、电压表、电流表、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔【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，按图量程，按图1061连接好电路连接好电路2把变阻器的滑片移动到使阻值最把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端大的一端2021/8/11 星期三6基础知识梳理3.闭合电键，调节变阻器，
3、使电流闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数记录一组电流表和电表有明显示数记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录压表的示数，用同样方法测量并记录几组几组I、U值，并填入表格中值，并填入表格中4断开开关，拆除电路，整理好断开开关，拆除电路，整理好器材器材2021/8/11 星期三7核心要点突破一、数据处理一、数据处理本实验中数据的处理方法，一本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点是联立方程求解的公式法，二是描点画图法画图法.第第1组组 第第2组组 第第3组组 第第4组组 第第5组组 第第6组组U/VI/A2021/8/11 星期三8核心要点突破方法一取六组对应的
4、方法一取六组对应的U、I数据，数据，数据满足的关系式数据满足的关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第让第1式和第式和第4式联式联立方程，第立方程，第2式和第式和第5式联立方程，第式联立方程，第3式和第式和第6式联立方程，这样解得三组式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势，取其平均值作为电池的电动势E和和内阻内阻r的大小的大小2021/8/11 星期三9核心要点突破方法二以路端电压方法二以路端电压U为纵轴、干路为纵轴、干路电流电流I为横轴建立为横轴建立UI坐标系，在坐标平坐标系，在坐标平面内描出各组面内描出各组(U，I)值所对应的点，然值所对应的点，然后尽量多地通
5、过这些点作一条直线，不后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小动势的大小(一次函数的纵轴截距一次函数的纵轴截距)，直线，直线的斜率大小即为电池的的斜率大小即为电池的2021/8/11 星期三10核心要点突破二、误差分析二、误差分析1由读数误差和电表线性不良引由读数误差和电表线性不良引起误差起误差2用图象法求用图象法求E和和r时，由于作图时，由于作图不准确造成的误差不准确造成的误差3本实验采用的图本实验采用的图1061所示所示的测量电路是存在系统误差的，
6、这是的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流由于电压表的分流IV引起的，使电流表引起的，使电流表的示数的示数I测测小于电池的输出电流小于电池的输出电流I真真因为因为I真真I测测IV，而，而IV2021/8/11 星期三11核心要点突破U/RV，U越大，越大，IV越大，越大，U趋近于零时趋近于零时IV也趋近于零所以此种情况下图线与也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如图比真实值偏小修正后的图线如图1063所示，显然，所示，显然，E、r的测量值都
7、的测量值都比真实值偏小，比真实值偏小，r测测r真真、E测测r真真2021/8/11 星期三14核心要点突破图图10106 64 4图图10106 65 52021/8/11 星期三15核心要点突破三、注意事项三、注意事项1为了使电池的路端电压变化明为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些显，电池的内阻应选的大些(选用已使选用已使用过一段时间的干电池用过一段时间的干电池)2在实验中不要将在实验中不要将I调得过大，每调得过大，每次读完次读完U、I读数立即断电，以免干电读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使池在大电流放电时极化现象过重，使得得E、r明显变化明显变化2021/
8、8/11 星期三16核心要点突破3测出不少于测出不少于6组组I、U数据，且数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的类似于逐差法，要将测出的I、U数据数据中，第中，第1和第和第4组为一组，第组为一组，第2和第和第5组组为一组，第为一组，第3和第和第6组为一组，分别解组为一组，分别解出出E、r值再求平均值再求平均4在画在画UI图线时，要使较多的图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开在直线的两侧，而不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差直线较远的点，以减小偶然误差
9、2021/8/11 星期三17核心要点突破5干电池内阻较小时，干电池内阻较小时，U的变化较小，的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图此时，坐标图中数据点将呈现如图1066甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始而是根据用，为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始测得的数据从某一恰当值开始(横坐标横坐标I必须从必须从零开始零开始)，如图乙所示，并且把坐标的比例放，如图乙所示，并且把坐标的比例放大，可使结果的误差减小此时图线与横轴大，可使结果的误差减小此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距交点不
10、表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势，要在直线上任取两个相距较仍为电动势，要在直线上任取两个相距较2021/8/11 星期三18核心要点突破图图10106 66 62021/8/11 星期三19(2009年高考海南卷年高考海南卷)图图1067甲是利用两个电流表甲是利用两个电流表A1和和A2测量干电测量干电池电动势池电动势E和内阻和内阻r的电路原理图图的电路原理图图中中S为开关，为开关，R为滑动变阻器，固定电为滑动变阻器，固定电阻阻R1和和A1内阻之和为内阻之和为10000(比比r和滑和滑动变阻器的总电阻都大得多动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理为理想电流表想电流表高频考点例析题型一题型
11、一 实验原理及数据处理实验原理及数据处理例例12021/8/11 星期三20高频考点例析(1)按电路原理图在图乙虚线框内按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线各实物图之间画出连线(2)在闭合开关在闭合开关S前，将滑动变阻器前，将滑动变阻器的滑动端的滑动端c移动至移动至_(填填“a端端”、“中央中央”或或“b端端”)2021/8/11 星期三21高频考点例析图图10106 67 72021/8/11 星期三22高频考点例析(3)闭合开关闭合开关S，移动滑动变阻器的，移动滑动变阻器的滑动端滑动端c至某一位置，读出电流表至某一位置，读出电流表A1和和A2的示数的示数I1和和I2，多次改变滑动
12、端，多次改变滑动端c的位的位置，得到的数据为置，得到的数据为I1(mA)0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145I2(mA)480400320232140682021/8/11 星期三23高频考点例析在图在图1068所示的坐标纸上以所示的坐标纸上以I1为纵坐标、为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的为横坐标画出所对应的I1I2曲线曲线(4)利用所得曲线求得电源的电动利用所得曲线求得电源的电动势势E_V，内阻，内阻r_.(保留两位小数保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流该电路中电源输出的短路电流Im_A.2021/8/11 星期三24高频考点例析图图10106
13、 68 82021/8/11 星期三25高频考点例析【解析解析】(2)接通开关前应使滑动变阻器接入接通开关前应使滑动变阻器接入电路时阻值最大，故应使移动端电路时阻值最大，故应使移动端c移动至移动至b端端(4)由图乙知纵轴截距为由图乙知纵轴截距为0.149 mA，故电动势，故电动势E100000.149103V1.49 V由由2021/8/11 星期三26高频考点例析【答案答案】(1)连线如图连线如图1069甲所示甲所示(2)b端端(3)如图如图1069乙所示乙所示(4)1.49(在在1.481.50范围内同样给分范围内同样给分)0.60(在在0.550.65范围内同样范围内同样给分给分)(5)
14、2.5(在在2.32.7范围内同样给分范围内同样给分)2021/8/11 星期三27高频考点例析图图10106 69 92021/8/11 星期三28高频考点例析【规律总结规律总结】(1)连图时要按照电流方向依次连图时要按照电流方向依次把各元件连接起来，最后要将伏特表并联在电源两端，把各元件连接起来，最后要将伏特表并联在电源两端，测路端电压测路端电压(2)所画导线不能交叉，接线柱所画导线不能交叉，接线柱“”“”对对应应(3)画图象时要舍弃误差较大的点，不要将直线画图象时要舍弃误差较大的点，不要将直线画成折线直线与横轴的交点不是短路点画成折线直线与横轴的交点不是短路点2021/8/11 星期三2
15、9(2009年高考北京理综卷年高考北京理综卷)某同学通过某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同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学想测量一下这个电池的电动势E和内电和内电阻阻r，但是从实验室只借到一个开关、一，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱个电阻箱(最大阻值为最大阻值为999.9，可当标准，可当标准电阻用电阻用)、一只电流表、一只电流表(量程量程Ig0.6 A，内，内阻阻rg0.1)和若干导线和若干导线高频考点例析题型二题型二 实验创新实验创新例例22021/8/11 星期三30高频考点例析(1)请根据测定电动势请根据测定电动势E和内电阻和内电阻r的要
16、求，设计图的要求，设计图10610甲中器件的甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来连接方式，画线把它们连接起来2021/8/11 星期三31高频考点例析图图10106 610102021/8/11 星期三32高频考点例析(2)接通开关，逐次改变电阻箱的接通开关，逐次改变电阻箱的阻值阻值R，读出与，读出与R对应的电流表的示数对应的电流表的示数I，并作记录当电阻箱的阻值，并作记录当电阻箱的阻值R2.6 时，其对应的电流表的示数如图乙所时，其对应的电流表的示数如图乙所示处理实验数据时，示处理实验数据时，2021/8/11 星期三33高频考点例析2021/8/11 星期三34高频考点例析图图10106
17、 611112021/8/11 星期三35高频考点例析(3)在图在图10611上把描绘出的坐上把描绘出的坐标点连成图线标点连成图线(4)根据图根据图10611描绘出的图线描绘出的图线可得出这个电池的电动势可得出这个电池的电动势E_V，内电阻，内电阻r_.2021/8/11 星期三36高频考点例析图图10106 612122021/8/11 星期三37高频考点例析【解析解析】(1)先设计实验电路图，然后先设计实验电路图，然后再根据电路图连线由欧姆定律再根据电路图连线由欧姆定律EI(Rr)知，知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出电源电动势和内阻因此，直接
18、将可变电阻电源电动势和内阻因此，直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行和电流表串联在电路中就行2021/8/11 星期三38高频考点例析(2)由电表可读出此时电流为由电表可读出此时电流为0.50 A，则坐，则坐标为标为(2,2.6)再在坐标纸上描出该点再在坐标纸上描出该点(3)剔除明显有误差的点，将其他点用平剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的线连接起来，得到一条直线滑的线连接起来，得到一条直线2021/8/11 星期三39高频考点例析(4)将欧姆定律的表达式将欧姆定律的表达式EI(Rr)变变的倒数呈线性关系将图中的直线延长，与的倒数呈线性关系将图中的直线延长，与纵坐标轴的交点值为纵坐标轴的交点值为r0.3，则电阻为，则电阻为0.3，直线的斜率直线的斜率2021/8/11 星期三40高频考点例析图图10106 61313【答案答案】(1)见图见图10613(2)见图见图10612(3)见见图图10612(4)1.5(1.461.54)03(0.250.35)2021/8/11 星期三412021/8/11 星期三42