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实验三测电源电动势和内阻

实验三:

测电源电动势和内阻

一、测电源电动势和内阻的方式:

1.伏安法:

用电流表和电压表测电动势和内阻:

滑动变阻器不能选太大的,一样用几十欧的,电压表测的是路端电压。

【考察的最多】

2.安阻法(电流表与电阻箱)测电动势和内阻:

依照闭合电路欧姆定律写出关于R和1/I的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻

3.伏阻法(电压表与电阻箱)测电动势和内阻:

依照闭合电路欧姆定律写出关于1/R和1/U的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻

二、常见的考法

1.数据处置:

依照数据描点、连线、画图、求截距和斜率,再计算电动势和内阻【考的很多】

2.仪器的选择:

电流表一样选,电压表一样选3V。

滑动变阻器一样选几十欧。

3.干路中有爱惜电阻时,用等效电源法将爱惜电阻处置掉,再用闭合电路欧姆定律计算表达式。

4.误差分析(考虑电压表内阻和电流表内阻)

【典型例题剖析】

考点1:

伏安法测E,r的实验原理和数据处置

★★[例1]在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中.

(1)备有如下器材

A.干电池1节

B.滑动变阻器(0~20Ω)

C.滑动变阻器(0~1kΩ)

D.电压表(0~3V)

E.电流表(0~A)

F.电流表(0~3A)

G.开关、导线假设干

其中滑动变阻器应选__________,电流表应选__________.(只填器材前的序号)

滑动变阻器应选阻值比较小的,电源内阻较小,不然调剂起来电压转变的范围小。

(2)为了最大限度的减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.

电压表测;路端电压

(3)某同窗依如实验数据画出的U-I图像如下图,由图像可得电池的电动势为____________V,内电阻为____________Ω.

分析:

滑动变阻器应该选用阻值比电源内阻大几倍的电阻,如此调剂滑动变阻器能够取得多组数据。

若是滑动变阻器阻值比较大,比电源内阻大得多,那么不论怎么调剂滑动变阻器,路端电压(滑动变阻器上分的电压几乎不变),因此,电压的转变范围过小,做出的图象仅局限在很小的范围内。

解析 

(1)滑动变阻器的最大值一样为待测电阻的几倍时较好,在该实验中因电源内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应选B.(也能够从便于调剂的角度来分析,应该选择阻值较小的滑动变阻器)

电流表的量程要大于电源许诺通过的电流,关于干电池来讲许诺通过的最大电流一样是A,故需要选择0~A量程的电流表,因此电流表应选E.

(2)电路图如下图.

(3)由题U-I图像可知:

纵截距为V,故电池的电动势为V;内电阻r=

Ω=1Ω.

答案 

(1)B E 

(2)观点析图 (3) 1

考点:

U-I图象读电动势和内阻、滑动变阻器的选择、电流表的选择、伏安法测电动势的电路图。

★★[1-1]用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图(a)所示,一名同窗测得的六组数据如下表所示.

组别

1

2

3

4

5

6

电流I/A

电压U/V

(1)试依照这些数据在图(b)中作出U—I图线.

 

(2)依照图线求出电池的电动势E=________V,电池的内阻r=________Ω.

答案 

(1)观点析图 

(2)~都可) ~都可)

解析 此题考查用作图法处置实验数据的能力.作图线时应使尽可能多的点落在直线上,个别偏离太远的点应舍去,图线如下图.由图线与纵轴的交点可得电动势E=V,再读出图线与横轴交点的坐标,,由r=|

|得r≈Ω.

考点:

依照数据作图(剔除掉距离太远的点)

考点2:

安阻法测E,r的实验原理与数据处置

★★【例2】某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.依如实验数据绘出如图乙所示的R-

图线,其中R为电阻箱读数,I

为电流表读数,由此能够取得E=________,r=________.

解析 由欧姆定律有,E=I(R+r),R=

-r.

由此知题图乙中图线的斜率为电动势E,纵轴截距大小为内阻r.

E=

=V,r=Ω.

答案 V Ω

考点:

安阻法测电阻的大体原理、从图象计算斜率和截距(计算电动势和内阻)

★★[2-1](伏阻法)某同窗利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内电阻,利用的器材还包括定值电阻(R0=5Ω)一个,开关两个,导线假设干,实验原理图如下图.

 

(1)在图的实物图中,已正确连接了部份电路,请完成余下电路的连接.

(2)

请完成以下要紧实验步骤:

①检查并调剂电压表指针指零;调剂电阻箱,示数如下图,读得电阻值是________;

②将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是V;

电压表与电源直接相连,测量的确实是电源电动势

③将开关S2____________,电压表的示数是V;断开开关S1.

(3)利用测得的数据,计算出干电池的内阻是________(计算结果保留两位有效数字).

答案 

(1)如下图

(2)①20Ω ③闭合 (3)Ω

解析 

(2)由题图读得电阻箱阻值为R=20Ω;将S1闭合S2断开,电压表示数为电源电动势E=V,再将S2闭合,电压表示数为R两头电压.将电压表视为理想电表,那么干路电流I=

A=A

(3)因为I=

,因此r=

-R0-R=(

-5-20)Ω=Ω.

考点:

欧姆定律、闭合电路欧姆定律

点评:

此题就只测了一组数据,电动势用电压表与电源相连后测出,内阻是用闭合电路欧姆定律计算得出。

没有从图象上计算电动势和内阻。

【巩固训练】

1.★★【2016,北京】某爱好小组探讨用不同方式测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。

为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是()

A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器

B.一个伏特表和多个定值电阻

C.一个安培表和一个电阻箱

D.两个安培表和一个滑动变阻器

【答案】D

【解析】A中依照闭合回路欧姆定律可得

,可测量多组数据列式求解,A正确;B中依照欧姆定律可得

,测量多组数据可求解,B正确;C中依照欧姆定律可得

,可测量多组数据列式求解,C正确;D中两个安培表和一个滑动变阻器,由于不明白滑动变阻器的电阻,故无法测量,D错误。

【考点定位】考查了闭合回路欧姆定律的应用

【方式技术】关于闭合回路欧姆定律的应用,必然要注意公式形式的变通,如此题中

,结合给出的仪器所测量的值,选择或变通相对应的公式。

2.★(多项选择)用图象法计算电动势和内阻时,先要描点,确实是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点,以下说法正确的选项是(  )【BCDE】

A.这些点应当准确地散布在一条直线上,即U-I图线应通过每一个点

B.这些点应当大体在一条直线上,由于偶然误差不能幸免,因此U-I图线不可能通过每一个点

C.画U-I图线应当使它通过尽可能多的描出的点

D.不在U-I图线上的点应大致均衡地散布在图线的双侧,个别偏离直线太远的点,应当舍去

E.若是电压的转变范围比较小,为了图像加倍直观,纵轴起点能够不从O开始。

【分析】:

画图中描点需要注意的。

这道题的E选项是改编的!

3.★★(多项选择)在测定电池的电动势和内阻的实验中,有待测电池、开关和导线,配合以下仪器,能够达到实验目的的是()【ABC】

A.一只电流表和一个电阻箱。

B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器

C.一只电压表和一个电阻箱

D.一只电流表和一个滑动变阻器

【分析】:

这道题考察的是实验原理。

用哪些仪器能够测量电动势和内阻

4.★下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处置方式,其中既减小偶然误差,又直观、简便的方式是()C

A.测出两组I,U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中,即可求出E和r

B.多测几组I,U的数据,求出几组E,r,最后别离求出其平均值

C.测出多组I,U的数据,画出U-I图像,再依照图像求E,r

D.多测出几组I,U数据,别离求出I和U的平均值,用电压表测出开路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r

【分析】:

如何来计算电动势和内阻。

5.★“测定电池的电动势和内阻”的实验中,以下注意事项中错误的是()【B】

A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表示数的转变比较明显

B.应选用内阻较小的电压表和电流表【电压表电阻较大,电流表的电阻较小】

C.移动变阻器的触头时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载

D.依如实验记录的数据作U-I图像时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀散布在直线双侧

6.★★某研究性学习小组利用如下图电路测量电池组的电动势E和内阻r.依如实验数据绘出如下图的1/I图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此能够取得E=___________V,r=___________Ω.

 

【分析】:

利用电阻箱和电流表测电动势时,依照闭合电路欧姆定律写出电阻R和1/I的函数关系式,斜率表示电动势,截距表示内阻。

没必要记下那个结论,可是要会用闭合电路欧姆定律分析表达式。

【答案】:

(仿佛也等于)

7.★★在测定一节干电池(电动势约为,内阻约为2Ω)的电动势和内阻的实验中,变阻器、电压表、电流表各有两个供选:

A电压表量程为15V,B电压表量程为3V;

A电流表量程为,B电流表量程为3A;

A变阻器为(20Ω,3A),B变阻器为(500Ω,A).

(1)电压表应该选_______(填A或B),这是因为____________________________.

(2)电流表应该选_______(填A或B),这是因为____________________________.

(3)变阻器应该选_______(填A或B),这是因为_____________________________。

【分析】:

滑动变阻器选择比较小的,便于调剂;电流表选量程较小的

【答案】:

B,A,A

8.★★用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图(a)所示,一名同窗测得的六组数据如下表所示.

(1)试依照这些数据在图(b)中作出U-I图线.

(2)依照图线求出电池的电动势E=_______V,电池的内阻r=______Ω.

(3)假设不作出图线,只选用其中两种U和I的数据,可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2

r算出,如此做可能得出误差专门大的结果,选用第____组和第_____组数据,求得的E和r误差最大。

【分析】:

此题要紧考察一下依照数据描点,画图,求出电动势和内阻。

【答案】:

,;3,4

9.★★某同窗用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的其它器材有:

A.电压表V:

0-3-15V

B.电流表A:

C.变阻器R1(20Ω,1A);

D.变阻器R2(1000Ω,);

E.电键S和导线假设干。

(1)实验中电流表应选出的量程为_________;电压表应选用的量程为___________;变阻器应选用__________(标明变阻器代号)

(2)依如实验要求画出电路图;

 

(3)实验测得的6组数据已在U—I图中标出,如下图。

请你依照数据点完成U—I图线,并由图线求出该电池的电动势E=_______V,电阻r=________Ω。

【分析】:

电压表的选取一样都是通过干电池的电动势,电路表选取的量程一样都是,滑动变阻器选阻值比较小的,如此便于调剂。

电路图超级简单,连线,求斜率,计算截距。

【答案】:

3V,,R1;,欧

点评:

考点和考法同2021江苏,多了仪器的选择。

少了描点。

10.★★★【2021·江苏】小明利用如下图的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。

(1)图中电流表的示数为     A。

(2)调剂滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:

U/V

I/A

请依照表中的数据,在方格纸上作出U-I图线。

由图线求得:

电动势E=    V;内阻r=    Ω。

(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时刻,测量期间一直维持电路闭合。

其实,从实验误差考虑,如此的操作不妥,因为______________________。

【解析】电流表的量程是多少如何判定?

从下表中的电流表的数据能够看出小数点后面几位?

从电流表数据判定,

(1)电流表利用的量程为0~A,因此电流表读数为A。

(2)如何取分度,电压是不是从零开始画

描点连线取得U-I图像,如下图

依照E=U+Ir,图像中纵截距为电动势,因此E=V~都算对),斜率为内阻,因此

r=Ω~都算对)。

(3)干电池长时刻利用后,电动势和内阻会发生转变,致使实验误差增大。

答案:

(1) 

(2)U-I图像观点析 ~都算对) ~都算对)

(3)干电池长时刻利用后,电动势和内阻会发生转变,致使实验误差增大

【误区警示】此题要紧的问题是不能准确地构建最合理图像。

如起点的成立,纵坐标起点为,描点时不能精准,连线时对拟合法不能明白得,不能画出误差最小的图线,致使

(2)问失分。

评注:

次题出的中规中距,电路图是讲义中的!

问题是常见问题。

能够作为练习题,平常的练习只截取第二问,专门讲如何描点,画图!

作为一个例题,伏安法测电动势的数据处置。

11.★★★在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同窗涉及了如下图的实物电路。

 

依如实验数据描点,绘出1/U-R的图像是一条直线。

假设直线的斜率为k,在1/U坐标轴上的截距为b,那么该电源的电动势E=________,内阻r=_________。

(用k、b和R0表示)

【分析】:

这道题主若是为了说明用电压表U和电阻R的关系,依照闭合电路欧姆定律求出E和r的表达式。

【分析】:

3线连接错误,滑动变阻器不起作用;5线连接错误,开关不操纵电压表。

依照U-I图读取E,r

【答案】:

E=3V,r=2

12.★★★给你一个电阻箱、开关及导线等,如何依照闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。

 

(1)画出电路图。

 

(2)实验进程中,将电阻箱拨到Ω时,电压表读数为V;假设将电阻箱拨到如图甲所示的__________Ω时,电压表的读数如图乙所示是__________V。

(3)依照以上实验数据,能够算出该节干电池的电动势E=__________V。

【分析】:

这是一道设计实验题,难度就专门大了!

依照电压表和电阻箱测量电动势和内阻,那个电路图在讲义里是讲过的,应该明白。

再考察了电阻箱和电压表的读数。

然后依照闭合电路欧姆定律,求解电动势E。

整体来讲,此题仍是相当的有难度。

【答案】:

110;

13.★★★【2016四川811分】用如下图电路测量电源的电动势和内阻。

实验器材:

待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),爱惜电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线假设干。

实验要紧步骤:

(i)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;

(ii)慢慢减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;

(iii)以U为纵坐标,I为横坐标,做U–I图线(U、I都用国际单位);

(iv)求出U–I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。

回答以下问题:

(1)电压表最好选用_____;电流表最好选用_____。

A.电压表(0~3V,内阻约15kΩ)B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)

C.电流表(0~200mA,内阻约2Ω)D.电流表(0~30mA,内阻约2Ω)

(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发觉电压表示数增大。

两导线与滑动变阻器接线柱连接情形是_____。

A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两头接线柱

B.两导线接在滑动变阻器金属杆两头接线柱

C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱

D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱

(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______,r=______,代入数值可得E和r的测量值。

【答案】

(1)A、C

(2)C(3)ka;

考点:

伏安法测电动势和内阻、电压表与电流表的选取、滑动变阻器的接法(很少考)、依照斜率与截距计算电动势与内阻(有爱惜电阻)、等效电源法

14.★★★(2017·济宁质检)教师要求同窗们测出一待测电源的电动势及内阻,所给的实验器材有:

待测电源E,定值电阻R1(阻值未知),电压表V(量程为V,内阻专门大),电阻箱R(0~Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线假设干。

某同窗连接了一个如图甲所示的电路,他接下来的操作是:

①拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如图乙所示的位置后,将S2接到A,闭合S1,记录下对应的电压表示数为V,然后断开S1;

②维持电阻箱示数不变,将S2切换到B,闭合S1,记录现在电压表的读数(电压表的示数如图丙所示),然后断开S1。

(1)请你解答以下问题:

图乙所示电阻箱的读数为______Ω,图丙所示的电压表读数为______V。

由此可算出定值电阻R1的阻值为______Ω。

(2)在完成上述操作后,该同窗继续以下的操作:

将S2切换到A,多次调剂电阻箱,闭合S1,读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图丁所示的

图象。

由此可求得该电池组的电动势E及内阻r,其中E=________V,电源内阻r=________Ω。

分析:

开关接A时,电压表测R的电压,开关接B时,电压表测R与R1的总电压。

依照串联电阻分压求出R1的阻值。

等效电源法把R1等效到电源内部,依照闭合电路欧姆定律写出1/U与1/R的函数关系,求出电动势内内阻

解析:

(1)电阻箱的读数等于各挡位的电阻之和,为Ω;电压表读数应估读一名,为V;依照部份电路欧姆定律可得

解得R1约为Ω。

(2)由图象可知当R无穷大时,R两头的电压近似等于电源的电动势,即

=V-1,解得E≈V;依照欧姆定律可得

,解得r≈Ω。

答案:

(1)   

(2) 

考点:

电路识别、串联电阻分压关系、闭合电路欧姆定律、付阻法测电阻

15.★★★【2021北京】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻

要求尽可能减小实验误差。

(1)应该选择的实验电路是图1中的    (选填“甲”或“乙”)。

(2)现有电流表(0~、开关和导线假设干和以下器材:

A.电压表(0~15V)

B.电压表(0~3V)

C.滑动变阻器(0~50Ω)

D.滑动变阻器(0~500Ω)

实验中电压表应选用    ;滑动变阻器应选用    。

(选填相应器材前的字母)

(3)某位同窗记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。

序号

1

2

3

4

5

6

电压U/V

电流I/A

(4)依照(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=    V,内电阻r=    Ω。

(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生转变。

图3的各示用意中正确反映P-U关系的是        。

分析:

输出电压为零时,电源输出功率为零,输出电压等于电源电压一半时(内电压等于外电压),输出功率为最大,再增大电阻,路端电压变大,输出功率变小(事实上问的是电源输出功率随着外电阻的转变关系)

【解析】

(1)干电池的内阻较小,电压表的分流作用能够忽略,因此选甲图电路。

(2)依据平安、精准、方便的原那么:

电源电压为一节干电池,大约为V,因此电压表应选B;滑动变阻器串联在电路中,其阻值应选与待测电阻阻值(大约几欧)相当的,应该选C。

(3)先描点,再作图,第四个点误差较大,应该舍去,如下图。

(4)U轴的截距为电动势,为,直线的斜率为内阻r=

=

Ω≈

Ω。

(5)随着U的增大,外电阻是不断增大的,当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时,电源的输出功率最大;当U与E相等时,那么意味着外电阻为无穷大,处于断路状态,电路中电流为零,现在电源输出功率P为零,C正确。

答案:

(1)甲 

(2)B C (3)观点析 (4) 

(5)C

【误区警示】此题计算斜率时容易写成r=

=

Ω而犯错,缘故是没有看清U轴起点并非是0,应该写成r=

=

Ω才可;判定P-U关系时容易错选D,缘故是没有考虑到U=E时外电路已断路,输出功率P必然为零。

考点:

伏安法测电动势和内阻、仪器的选择、作图(不描点)、看截距求斜率、输出功率随这路端电压转变关系。

16.★★★【2021新课标I】利用如图甲所示电路,能够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Ω),电阻R0(阻值为Ω),电阻R1(阻值为Ω),电流表

(量程为200mA,内阻为RA=Ω),开关S。

实验步骤如下:

①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;

②多次调剂电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;

③以

为纵坐标,R为横坐标,作

图线(用直线拟合);

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。

回答以下问题:

(1)别离用E和r表示电源的电动势和内阻,那么

与R的关系式为 。

(2)实验取得的部份数据如下表所示,其中电阻R=Ω时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表。

答:

①           ,②          。

R/Ω

I/A

I-1/A-1

(3)在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,依照图线求得斜率

k=   A-1Ω-1,截距b=     A-1。

(4)依照图线求得电源电动势E=   V,内阻r=   Ω。

分析:

写闭合电路欧姆定律时需要注意:

电流表测的不是总电流,需要把电流表的读数转化为总电流(3I),然后依照欧姆定律写出1/I--R的表达式

【解题指南】此题要第一利用闭合电路欧姆定律得出I与R的函数关系,然后变形成y=kx+b如此的一次函数。

【解析】此题考查了测量电源电动势和内电阻。

(1)电流表电阻是R1的2倍,因此干路电流为3I,依照闭合电路欧姆定律

代入数据,化简得

(2)电流表每小格表示2mA,因此电流表读数是A,倒数是A-1。

(3)依照坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=Ω-1,截距b=。

(4)斜率

因此

V,截距

答案:

(1)

 

(2)  (3)(或在~之间) (或在~之间) (4)(或在~之间) (或在~之间)

考点:

闭合电路欧姆定律、串并联电路关系、看图计算斜率与截距、计算电动势和内阻

17.★★★【2021福建】某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计

改装的电流表

为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为Ω的定值电阻。

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