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1、实验十一测量电源的电动势和内阻目标要求1.理解测量电源电动势和内阻的实验原理闭合电路欧姆定律.2.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.3.掌握实物图连接的技巧.4.会用图像处理实验数据考点一伏安法测电源的电动势和内阻1实验原理闭合电路欧姆定律2实验器材干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺3实验步骤(1)电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图连接好电路(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中(4)断开开关，拆除电路
2、，整理好器材4实验数据处理(1)列方程组，解出E、r，并多次测量求平均值(2)用作图法处理数据，如图所示图线与纵轴交点为电源电动势E；图线斜率的绝对值为内阻r.5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图像时描点不准确(2)系统误差：若采用甲图电路方法a电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV.其中UI图像如图乙所示结论：E测E真，r测r真方法b等效电源法如图甲所示，E测E真E真，r测r真方法b等效电源法如图丙所示，E测E真，r测rRAr真(3)电路选择：电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小当内阻已知时选图丙电路，此时rkR
3、A，没有系统误差6注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些(4)若UI图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r|确定例1(2020山东卷14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 )；电压表V(量程3 V，内阻约3 k)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 )；滑动变阻器R(最大阻值为20 )；定值电阻R1(阻值2 )；定值电
4、阻R2(阻值5 )；开关一个，导线若干(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在UI坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_(单选，填正确答案标号) A电压表分流B干电池内阻较小C滑动变阻器最大阻值较小D电流表内阻较小(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730
5、.710.52请根据实验数据，回答以下问题：图丙中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出UI图像根据实验数据可知，所选的定值电阻为_(填“R1”或“R2”)用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁所示实物图连接成完整电路答案(1)B(2)见解析图(a)R1见解析图(c)解析(1)电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确(2)根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示由图像可知E1.55 V，U0时I0.59 A，故r2.63 ，由于2 r7.5 因此电阻箱接入电路的电阻值选15.0 .(3)由闭合电路的欧姆定律可得EU(Rr)化简可得R
6、r(5)由上面公式可得k，rb由R图像计算可得k0.034 V11延长图线，得到图线与纵轴的交点为0.85 V1，则有0.85 V1(V1)代入可得E1.55 V，r1.0 .(6)如果电压表为理想电压表，则有R则此时E因此误差为100%5%.课时精练1(2023山东济南市模拟)某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验器材如下：干电池一节(电动势约为1.5 V，内阻约为0.5 )；电压表V(量程为03 V，内阻约为3 k)；电流表A(量程为00.6 A，内阻约为0.2 )；滑动变阻器(最大阻值为20 )；开关、导线若干(1)实验电路图选择_(选填“甲”或“乙”)(2)用笔
7、画线代替导线，将图中的器材连成实验电路(3)完成实验后，某同学利用图像分析由电表内阻引起的实验误差在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的UI图像；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的UI图像本次实验分析误差的UI图像是_(4)为减小电表内阻引起的实验误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是_A换用内阻更小的电流表B换用内阻更大的电流表C换用内阻更小的电压表D换用内阻更大的电压表答案(1)甲(2)见解析图(3)A(4)D解析(1)因为电源内阻较小，接近电流表内阻，为了减小误差，所以电流表采用相对电源外接，选择甲图；(2)根据电路图得实物连接图如图所示；(3)由于电压表的
8、分流作用，相同的路端电压下，电流表测量的电流值小于流过电源的电流，内阻的测量值为电源和电压表并联后的总电阻，比实际电源的内阻小，对应实线斜率的绝对值比虚线的小，但当电压为零时，电压表的内阻对测量没有影响，实线和虚线重合，故A正确，B、C、D错误；(4)因为电压表的分流作用产生的误差，为减小电表内阻引起的实验误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是增大电压表的内阻，故D正确，A、B、C错误2(2021天津卷10)随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择充电宝可以视为与电池一样的直流电源一充电宝的电动势约为5 V，内阻很小，最大放电电流为2 A，某实验小组测定它的电动势和
9、内阻他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流，定值电阻R03 ，两只数字多用电表M、N，两表均为理想电表，并与开关S连成如图所示电路(1)图中测量电流的电表是_，测量电压的电表是_(均填写字母“M”或“N”)(2)调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第_次的记录数据有误(填测量次数的序号)次数1234567电流I/A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516电压U/V4.9704.9524.9
10、324.9424.8944.8724.848(3)电路中接入R0可以达到下列哪个效果_(填选项前的字母)A使测电流的电表读数变化明显B为了更准确地测量充电宝内阻C避免使充电宝的放电电流过大D减小测量电压的电表分流作用答案(1)NM(2)4(3)C解析(1)电表N串联在电路中，测量干路电流，所以N为电流表；电表M一端接在开关上，另一端接在充电宝的负极，闭合开关后相当于并联在电源两端，所以M为电压表，测量路端电压；(2)题中表格中的电流I不断增大，根据闭合电路欧姆定律EUIr可知路端电压U不断减小，电压表的示数不断减小，所以第4次的记录数据有误；(3)因为充电宝的内阻很小，所以电阻R0串联在电路中
11、，起保护电路的作用，避免使充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件故选C.3为了同时测量一电源的电动势E和内阻r，以及未知阻值的电阻Rx，某同学设计了一电路实验室提供的器材如下：待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干(1)为实现上述目的，请完善图甲实物图连接；(2)该同学实验的主要步骤有：闭合S1、S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数；保持S1闭合，断开S2，多次调节电阻箱阻值，并记录其阻值及对应的电压表的示数；根据记录的数据，作出两条图线如图乙所示由图线可得电动势E_，内阻r_，Rx_.(均用图中的字母a、b、c表示)答案(1)见解析图(b
12、)(2)解析(1)通过开关S2控制电路中的电阻Rx是否接入电路，电路原理图如图(a)所示：故实物连线图如图(b)所示：(2)闭合S1、S2，有EUr，故有；保持S1闭合，断开S2，有EU(rRx)，故有；结合图像可知，c，解得：E，r，Rx.4利用如图(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9 )，电阻R0(阻值为3.0 )，电阻R1(阻值为3.0 )，电流表(量程为200 mA，内阻为RA6.0 )，开关S.实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；以为纵坐标，R为横坐标，
13、作R图线(用直线拟合)；求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为_(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R3.0 时，电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表答：_，_.R/1.02.03.04.05.06.0I/A0.1430.1250.1000.0910.084/A16.998.0010.011.011.9(3)在图(c)的坐标纸上描点并作图，根据图线求得斜率k_ A11，截距b_ A1.(4)根据图线求得电源电动势E_ V，内阻r_ .答案(1)R(2)0.1109.09(3)见解析图1.0(0.961.04均可)6.0(5.96.1均可)(4)3.0(2.93.1均可)1.0(0.71.3均可)解析(1)根据闭合电路欧姆定律有E(I)(RR0r)IRA，代入数据，化简得R.(2)电流表每小格表示4 mA，因此电流表读数I0.110 A，9.09 A1.(3)在坐标纸上描点，画出一条直线，得出斜率k1.0 A11，截距b6.0 A1.(4)斜率k，因此E3.0 V，纵轴截距b，因此 r1.0 .