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1、测定电源的 电动势和内阻(上),2019年高考物理复习,实验原理:,实验目的: 测定电池的电动势和内电阻。,如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。,此外，还可以用作图法来处理数据。,即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值.,实验器材:,待测电池，电压表( 0-3V ), 电流表（0-0.6A）， 滑动变阻器（10）， 电键，导线。,实验步骤:,1电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连
2、接好电路。,2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。,3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。,4打开电键，整理好器材。,5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。,注意事项:,1为了使电池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，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。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
3、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值再平均。,4在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。,5干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。,13、在“测定电源电动势和内阻”的实验中
4、，某同学根据实验数据，作出了正确的 UI 图象，如图所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是 （ ） A短路电流 B电源内阻 C电源电动势 D全电路电阻,B,13（10分）利用如图a所示的电路图测量电源电动势和内电阻，器材如图b所示，请用实线代表导线，将图b中器材连成实验用电路。,解：实验用电路如图示,画出UI图线如图示：,E=1.46V,r=0.72,11. 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1，电压表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一只; (1)实验中滑动变阻器应
5、选用 (选填R1或R2).,R1,(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路. (3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= .,图线的斜率为k=0.7/0.37=1.85 k为电源内阻与电流表内阻之和,电流表的内阻为RA=1.0，,电源的内阻 r=1.85-RA=0.85 ,1.50,0.85,16（14分） （1）图中螺旋测微器的读数是_ mm,9.102,（2）某研究性学习小组利用图甲所示电路测量某电池的电动势E和内电阻r由于该电池的内电阻r,较小,因此在电路中接入了一阻值为2.00的定值电阻R0.闭合开关K，调整电阻
6、箱的阻值，读出电压表相应的示数,得到了如下数据（R和U分别表示电阻箱读数和电压表读数）：,为了比较准确地得出实验结论,该小组的同学准备用图象来处理实验数据,图象的纵坐标表示电压表读数U，则图象的横坐标表示的物理量应该是_ .计算出与各组数据对应的 该物理量并填在表格中， 在图乙所示的图象中作图， 利用图象得到 E =_V, r = _,电流I(或U/R),I/A,0.047,0.089,0.138,0.196,0.238,0.270,图象如图所示:,I/A,2.00,0.400.50,题目,11测量电源的电动势E及内阻r（E约为6V，r约为1.5）。器材： 量程3V的理想电压表V， 量程0.6
7、A的电流表A（具有一定内阻）, 固定电阻R=8.5, 滑线变阻器R(010)， 开关S，导线若干。 画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。 用笔画线代替导线完成实物连接图。 实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1;当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E= ，r= 。（用I1，I2，U1，U2及R表示）,解：如图,11（10分）要测量一电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约1），现有下列器材：电压表V（3V和15V两个量程）、电阻箱（0999.9）、定值电阻R0=3、开关和导线。某同学根据所给器材设计如下的实验电路。 （1）电路中定值电阻R0的作用是
8、 . （2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。,保护电源,防止短路,（2）如右图所示,（3）该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到二组数据：R1=2.0时U1=2.37V；R2=4.0时U2=2.51V。由这二组数可求得电源的电动势为E= V，内阻为 r= （4）为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条建 .,解: （3）,解得 E=2.94V r=1.2,2.94,1.2,多测几组R、U，分别求出电动势E、内阻r，再求E、r的平均值，利用图象处理数据。,11（10分）某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，
9、里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形的电池（层叠电池），如图甲所示。 为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材： A电流表G（滿偏电流10mA，内阻10） B电流表A（00.6 A3A，内阻未知） C滑动变阻器R（0100，1A） D定值电阻R0（阻值990） E开关与导线若干,甲,（1）该同学根据现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路，请你按照电路图在丙图上完成实物连线,（1）实物连接如右图 ( 2分，电流表量程选择、滑线变阻器滑片位置错误各扣1分 ),（2）丁图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线（I1为电流表G的示数, I2为电流表A的示
10、数），则由图线可以得到被测电池的电动势E V ，内阻r= ,解：,将纵坐标转换成U, 如右图示：,可见电动势E9.0V ，内阻r=10.0,9.0,10.0,题目,11.（10分）王红同学到实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时，发现实验桌上还有一个定值电阻R0。他设计了如图所示的电路来测量R0的阻值，实验时用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数，并将滑动变阻器的滑片P移动到不同位置时，记录了U1、U2、I 的一系列值。,（1）他在同一坐标纸上分别作出U1I、U2I图线，则所作的直线斜率较大的是 .,U2I,解：,U1I图线的斜率等于电源内阻r ，,U2I图线的斜率等于电源内阻r与
11、电阻R0之和，,（2）定值电阻R0的计算表达式是： R0= (用测得的物理量表示)， 若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得R0值 （填“大于”、“等于”或“小于”）实际值。 （3）张超同学说：“在王红同学所用的实验器材中，如果知道电流表的内阻rA，就能少用一个电压表测出电动势、内阻以及R0的值。请你在虚线框中画出张超,同学设想的电路图，并写出 简单实验步骤和E、r、R0三个物理量的计算式。,大于,（3）解：,电路图如图示：,实验步骤：,按电路图连接好电路；,闭合开关S，移动滑片P使滑动变阻器短路，测得两电表读数为U1、I1；,移动滑片P使滑动变阻器不短路，测得两电表读数为U2、I2；
12、,整理器材，数据处理。,由闭合电路欧姆定律,E=U1+I1r,E=U2+I2r,由部分电路欧姆定律,U1=I1(R0+rA),解得计算公式为：,题目,22 (2)某型号电池的电动势约3.7 V，内阻约2，允许通过的最大电流为300 mA。现欲测定其电动势E和内阻r，给定的器材有：待测电池E； 电阻箱R(阻值0999.9)； 定值电阻R0，(阻值3 )； 直流电压表V(量程3 V，内阻约6 k)； 直流电流表A (量程0.3 A，内阻约2 )； 开关S一个；导线若干。 如果在上述两个电表中只选用一个电表与其它器材组成测量电路，为使测量结果有尽可能高的精确度，应选用的电表是_，请在虚线框中画出测量
13、电路图，图中要标明相关器材的字母符号。,V,测量电路如图所示：,用设计的电路读取两组数据，分别用R1、U1、R2、U2或用R1、I1、R2、I2表示，求得待测电池电动势E=_，内阻r=_。 为使测量结果更精确，在不改变实验器材、实验电路的前提下，请你提出一条建议：(例如：多测几组数据，分别列方程组求出E、r，再求E、r的平均值。)_。,解：,解得,建议一：,多测几组R、U数据，分别求出相应的I值，用U、I数据作出U-I图线，由图线的截距、斜率求出E、r。,建议二：,由 可推出，,多测几组R、U 数据，作 图线(为一直线)，,由图线的截距、斜率求出E、r。,建议三：,由 可推出，,多测几组R、U
14、数据，作 图线(为一直线)，,由图线的截距、斜率求出E、r。,题目,14、（14分）如图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端。 (1)为了探测黑箱，小明进行了以下几步测量： 用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻； 用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压； 用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流 你认为以上测量中不妥的有： (填序号)， 理由是： .,、,中不能用电阻挡直接测含源电路的电阻，,中可能会造成短路。,(2)含有电源的黑箱相当于一个等效电源(a、b是电源的两极)，小明想测定这个等效电源的电动势和内阻，设计了如图乙所示的测量电路，此电路同时能测出电阻R
15、0的阻值。小明将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时，记录了三个电表的一系列示数记录在下面两个表格中。 表格一,表格二,在图丙的坐标纸中分别作出R0的U-I 图象和电源的U-I 图象。,根据作出的图象可以求出定值电阻R0=_，电源电动势E=_V，内电阻r=_ 若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得的定值电阻R0值_实际值；测得的电源电动势E的值_实际值，内阻r的测量值_实际值（横线上选填“大于、等于、小于”）,解见下页,2.0,1.50,1.0,大于,小于,小于,题目,解：,表格一应是电压表V2的读数，,表格二应是电压表V1的读数，即路端电压。,两表读数之差U1-U2是电阻R0两端的电压,电源的U-I 图象和电阻R0的U-I 图象如图示,题目,第2页,