測定電源的電動勢和內(nèi)電阻ppt

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,測定電源的,,電動勢和內(nèi)電阻,龐留根,,呂叔湘中學,,2007年7月,,,,Email:,,,實驗原理,,實驗步驟,,注意事項,,2007年理綜寧夏卷22(2),,2007年高考江蘇卷9,,07年上海虹口區(qū)教學質(zhì)量檢測三14,,07年1月廣東省汕尾市調(diào)研測試12,,07屆廣東惠州市第二次調(diào)研考試12（2）,,伏安法測電動勢和內(nèi)阻實驗中測量值和真實值的比較,,07年1月山東濰坊市期末統(tǒng)考12,,江蘇省如東高級中學07年2月期末試卷13,,2007年理綜四川卷22(2),,廣東茂名市2007年第一

2、次?？?2,,07年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模13,,07年廣東普寧市華僑中學三模卷14,測定電源的電動勢和內(nèi)電阻,,實驗原理:,實驗目的: 測定電池的電動勢和內(nèi)電阻。,如圖1所示，改變,R,的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組,I,、,U,值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組,E,、,r,值，最后分別算出它們的平均值。,A,V,R,S,E r,圖1,此外，還可以用作圖法來處理數(shù)據(jù)。,即在坐標紙上以,I,為橫坐標，,U,為縱坐標,用測出的幾組,I,、,U,值畫出,U,-,I,圖象(如圖2)所得直線跟縱軸的交點即為電動勢,E,值,圖線斜率的絕對值即為內(nèi)電阻,r,的值.,O,I,/A,U,/V,I,短,E

3、,圖2,實驗器材:,待測電池，電壓表( 0-3V ),,,電流表（0-0.6A），,,滑動變阻器（10Ω），,,電鍵，導線。,,實驗步驟:,1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按電路圖連接好電路。,2．把變阻器的滑動片移到一端使阻值最大。,3．閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)（,I,1,、,U,1,），用同樣方法測量幾組,I,、,U,的值。,4．打開電鍵，整理好器材。,5．處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電動勢和內(nèi)電阻的值。,,注意事項:,1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。,2．干電池在大電流放電時，電動

4、勢,E,會明顯下降，內(nèi)阻,r,會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A。因此，實驗中不要將,I,調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。,3．要測出不少于6組,I,、,U,數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的,I,、,U,數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出,E,、,r,值再平均。,4．在畫,U,-,I,圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)。個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分的抵消，從而提高精確度。,,5．干電池內(nèi)阻較小時路端電壓,U,的變化也較小，即不會比電動勢

5、小很多，這時，在畫,U,-,I,圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始（橫坐標,I,必須從零開始）。但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流。,不過直線斜率的絕對值照樣還是電源的內(nèi)阻,，,這時要特別注意計算斜率時縱軸的刻度不從零開始。,,,2007年理綜寧夏卷22(2),①設計測量電源電動勢和內(nèi)阻的電路并將它畫在指定的方框內(nèi)，要求在圖中標出電壓表、電流表的接線柱的正負。,,,②為了滿足本實驗要求并保證實驗的精確度，電壓表量程應擴大為原量程的,,倍，電阻箱的阻值應為,,Ω,。,,22⑵利用伏安法測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)有的器材為：,,干電池：電動勢約為1.5 V，符

6、號,,電壓表：量程1 V,內(nèi)阻998.3Ω,符號,,電流表：量程1 A，符號,,滑動變阻器：最大阻值10Ω,符號,,電阻箱：最大阻值99999.9,Ω,符號,,單刀單擲開關1個，符號 ，導線若干,A,V,E r,S,A,,V,,2,998.3,,2007年高考江蘇卷9,9、某同學欲采用如圖所示的電路完成相關實驗。圖中電流表 的量程為0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω；電壓表 的量程為3V，內(nèi)阻約6kΩ； 為小量程電流表；電源電動勢約3V，內(nèi)阻較小，下列電路中正確的是 ( ),A,V,G,(D),G,V,A,(B),(A),V,A,(C),V,A

7、,測定一段電阻絲(約5Ω)的電阻,測定電源的電動勢和內(nèi)電阻(約3Ω),測定小燈泡(額定電壓為2.5V)的伏安特性曲線,測定電流表內(nèi)阻,解：,圖C電壓不能從0測起，C錯,圖D中與G表并聯(lián)的電阻應為電阻箱，D錯,A B,,07年上海虹口區(qū)教學質(zhì)量檢測三14,14.(5分)用電流表和電壓表測電源的電動勢和內(nèi)電阻。,,(1)在下面方框中完成所需電路。,,(2)右圖所示是根據(jù)兩個電源的測量數(shù)據(jù)繪制的圖線.由圖可知：圖線與電壓,U,軸的交點表示,,；電源Ⅰ的內(nèi)電阻,,電源Ⅱ的內(nèi)電阻（填“大于、小于或等于”）。,,(3)圖中兩直線 Ⅰ、Ⅱ的交點表示,,兩個電路中,,相等,O,,I,/A,U,/V,,Ⅰ,,Ⅱ

8、,,解：,(1)電路圖如圖示：,電源的電動勢,小于,（3）交點表示外電壓、電路中電流強度、外電路消耗,電功率和外電路電阻相等,,A,V,,07年1月廣東省汕尾市調(diào)研測試12,12,、（,10,分）利用如圖所示的一只電壓表、一個電阻箱和一個電鍵，研究設計測量一個電池組的電動勢和內(nèi)阻。根據(jù)上面實驗器材：,,（,1,）簡略寫出實驗方案；,,（,2,）畫出實驗電路圖，并用筆畫線作導線將所給器材連接成實驗電路。,,（,3,）用記錄的實驗數(shù)據(jù)（用符號,,代替數(shù)據(jù)）,寫出電動勢和內(nèi)阻的,,表達式。,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,

9、9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,×1,×100,×10,×10K,,×100K,,×1K,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,

10、9,,0,,1,,7,,6,,5,,4,,3,,2,,8,,9,,0,,×1,×100,×10,×10K,,×100K,,×1K,解:,（1）用電阻箱代替了電流表。由于電壓可測，由電壓、電阻就可以算出電流。實驗方法：改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對應的路端電壓值,R,1,、,U,1,、,R,2,、,U,2,，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，，解這個方程組可得,E,和,r,。,（2）電路圖見右圖所示；,V,,07屆廣東惠州市第二次調(diào)研考試12（2）,②,含有電源的黑箱相當于一個,“,等效電源,”,，,a,、,b,是等效電源的兩極。為了測定這個等效電源的電動勢和內(nèi)阻，該同學設計了如圖乙

11、所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器的阻值，記錄下電壓表和電流表的示數(shù)，并在方格紙上建立了,U-I,坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了坐標點，如圖丙所示。請你作進一步處理，并由圖求出等效電源的電動勢,E,=,,V,，,,內(nèi)阻,r,=,,Ω,。,乙,V,A,a,b,③,由于電壓表和電流表的內(nèi)阻,會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,則采用此測量電路所測得的電動勢與實際值相比,,，測得的內(nèi)阻與實際值相比,,（填,“,偏大,”,、,“,偏小,”,和,“,相同,”,）。,1.4,U,/V,1.0,1.1,1.2,1.3,0,1.5,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,I,/A,丙,1.45（±0.02）,0.73（±0.02）

12、,偏小,偏小,解見下頁,,伏安法測電動勢和內(nèi)阻實驗中測量值和真實值的比較：,V,A,安培表內(nèi)接在并聯(lián)電路之內(nèi)的電路:,解：,作,U=E-Ir,圖線如圖實線示：,U,I,E,測,U,I,A,式中的,U,是路端電壓,,,,I,應是通過電源的電流，,I,實,=,I,A,+,I,V,= (,I,A,+,U,/,R,V,),可見,U,越大，差值(,I,實,-,I,A,)就越大，,,,U,=0時，差值(,I,實,-,I,A,)也為0，,實際的,U-I,圖線如圖藍虛線示:斜率增大,E,真,I,實,∴,E,測,<,E,真,r,測,<,r,真,該電路適用于滑動變阻器阻值很小,,(電源內(nèi)阻很小)的情況.,,07年

13、1月山東濰坊市期末統(tǒng)考12,12．利用如圖a所示電路測量電池組的電動勢,E,和內(nèi)阻,r,.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出1,/I,~,R,圖線如圖b所示，其中,R,為電阻箱讀數(shù)，,I,為電流表讀數(shù)，不計電流表內(nèi)阻，由此可以得到,E,=,,V，,r,=,,Ω.,A,E r,S,R,( a ),0,1,2,2,4,R/,Ω,( b ),3,1,解：,由閉合電路歐姆定律,由圖象得,k,=0.5/V ，截距,b,=0.5/A,2,1,,江蘇省如東高級中學07年2月期末試卷13,13．現(xiàn)有一特殊的電池，其電動勢,E,約為9,V,，內(nèi)阻,r,在35～55,Ω,范圍，最大允許電流為50,mA,。為測定這個電池的電動勢和內(nèi)

14、阻，某同學利用如圖甲的電路進行實驗。圖中電壓表的內(nèi)電阻很大，對電路的影響可以不計；,R,為電阻箱，阻值范圍為0～9999,Ω,；,R,0,是定值電阻。,,⑴實驗室備有的定值電阻,R,0,有以下幾種規(guī)格：,,A．10,Ω,，2.5,W,B．50,Ω,，1.0,W,,,C．150,Ω,，1.0,W,D．1500,Ω,，5.0,W,,本實驗應選用,,，,,其作用是,,。,R,0,E r,R,S,V,C,作為保護電阻,,⑵該同學接入符合要求的,R,0,后，閉合開關,S,，調(diào)整電阻箱的阻值讀出電壓表的示數(shù),U,，再改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙的圖線。則根據(jù)該同學所作的圖線可知圖象的橫坐標

15、與縱坐標的比值表示,,。,,⑶根據(jù)乙圖所作出的圖象求得該電池的電動勢,E,為,,,,V,，內(nèi)電阻,r,為,,Ω,。,0,6,12,0.2,0.4,0.1,0.3,0.6,0.5,0.7,4,2,8,10,回路中電流,⑶解:,由閉合電路歐姆定律得,化簡得,可見圖線的截距為1/,E,∴,E,=10V,,圖線的斜率為,r,/,E,=(0.65-0.1)/0.12=4.6,∴,r,=46 Ω,,,10,46,,2007年理綜四川卷22(2),22.(2)甲同學設計了如圖所示的電路測電源電動勢,E,及電阻,R,1,和,R,2,的阻值。實驗器材有：待測電源,E,(不計內(nèi)阻)，待測電阻,R,1,，待測電阻,

16、R,2,，電壓表,V,(量程為1.5V，內(nèi)阻很大)，電阻箱,R,(0-99.99Ω)，單刀單擲開關,S,1,，單刀雙擲開關,S,2,，導線若干。,,①先測電阻,R,1,的阻值。請將甲同學的操作補充完整：閉合,S,1,,將,S,2,切換到,a,,調(diào)節(jié)電阻箱,讀出其示數(shù),R,和對應的電壓表示數(shù),U,1,,保持電阻箱示數(shù)不變,,,,讀出電壓表的示數(shù),U,2,。則電阻,R,1,的表達式為,R,1,＝,__,。,V,S,2,S,1,R,2,R,1,R,E,b,a,將,S,2,切換到,b,解：,S,2,切換到,a,,,S,2,切換到,b,,,,②甲同學已經(jīng)測得電阻,R,1,＝,4.8Ω,，繼續(xù)測電源電動勢

17、,E,和電阻,R,2,的阻值。該同學的做法是：閉合,S,1,，將,S,2,切換到,a,，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù),R,和對應的電壓表示數(shù),U,，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖,所示的 圖線，則電源電動勢,E,＝,,V,，電阻,R,2,＝,,Ω,。,,0,0.5,0.7,2.8,解：,E,＝1/b=10/7 V,,R,1,+R,2,＝,kE,=4.2×10/7=6 Ω,∴ R,2,＝1.2Ω,10/7,1.2,,③利用甲同學設計的電路和測得的電阻,R,1,，乙同學測電源電動勢,E,和電阻,R,2,的阻值的做法是：閉合,S,1,，將,S,2,切換到,b,，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多

18、組電阻箱示數(shù),R,和對應的電壓表示數(shù),U,，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了相應的 圖線，根據(jù)圖線得到電源電動勢,E,和電阻,R,2,。這種做法與甲同學的做法比較，由于電壓表測得的數(shù)據(jù)范圍,,（選填“較大”、“較小”或“相同”），所以,,同學的做法更恰當些,,較小,甲,題目,,廣東茂名市2007年第一次?？?2,12．小明的實驗桌上有：,,A、待測電源一個(電動勢約3V,內(nèi)阻小于1Ω),,B、直流電流表(量程0～0.6～3A，0.6A檔的內(nèi)阻約,,0.22Ω,3A檔的內(nèi)阻約0.1Ω),,C、直流電壓表(量程0～3～15V,3V檔內(nèi)阻為15kΩ，,,15V檔內(nèi)阻為25kΩ),,D、滑動變阻

19、器(阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流,,為1A),,E、滑動變阻器(阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電,,流為0.2A) F、開關 G、導線若干,,H、小燈泡(電阻小于1Ω)。,,假如你是小明，請你完成：,,(1)利用給出的器材測電源的,,電動勢和內(nèi)阻有如圖(甲) 、,,(乙)兩種電路，為了減小測量,,誤差，應選擇圖,,所示電路。,甲,A,V,乙,A,V,乙,,(2)根據(jù)你選擇的電路將圖(丙)中實物連接好。,,(3),你選擇的滑動變阻器是,,(,填代號,),，理由是,,；,,(4)小明根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，作出,U—I,圖線如圖(丁)a線所示，實驗所測電源的電動勢為,E

20、,=,,V，內(nèi)電阻為,r,=,,Ω；,0,1 2 3 4 5,1,2,3,4,5,I,/A,U,/V,a,b,丁,丙,,,D,選擇D電流適中且移動滑片時電流表示數(shù)較明顯,3.0,0.75,,(5)若要利用給出的器材通過實驗描繪出小燈泡的伏安特性曲線，請你在虛線框內(nèi)畫出實驗電路。要求實驗測出的數(shù)據(jù)盡可能多；,,(6) 將步驟(4)中得到的數(shù)據(jù)與步驟(5)得到的數(shù)據(jù)在同一,U-I,坐標系內(nèi)描點作圖，得到如圖(丁)所示的圖線a、b，如果將此電源與小燈泡組成閉合回路，此時小燈泡的實際功率為,,W。,戊,(5)解,：滑動變阻器分壓接法,電流表外接法；如圖示,,V,A,,E r,S

21、,(6)解,：,a、b圖線的交點坐標為,,(2.4 A，1.2V),P,=1. 2×2.4=2.88,W,,2.88,題目,,07年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模13,,13．數(shù)字萬用電表是近年來發(fā)展起來的高科技數(shù)碼產(chǎn)品, 是傳統(tǒng)機械式表的更新?lián)Q代產(chǎn)品, 如圖甲所示。數(shù)字萬用表有測量精度高、讀數(shù)方便等許多獨特的優(yōu)點。,,具體表現(xiàn)在：測量精度高, 以型號“,DF,930”普通數(shù)字萬用表為例，其電壓擋所有量程內(nèi)阻高達10 M,Ω,，而機械指針式電壓表內(nèi)阻一般為幾千歐到幾十千歐，內(nèi)電阻高出2～3個數(shù)量級。直流電壓擋和直流電流擋的精度為±0.05％，歐姆擋精度為± 0.08％，而用指針式電壓表、電流表的精度只有±

22、 2.5％，歐姆表的精度更低，數(shù)字萬用表內(nèi)電阻非常理想。,,現(xiàn)有一塊型號為“,DF,930”的數(shù)字萬用電表, 用它來測量一只電池的電動勢和內(nèi)電阻。提供的測量器材還有:一只滑動變阻器,R,(0～30,Ω,), 兩只開關，導線若干。,,DF,930,d,a,b,c,E r,S,2,S,1,R,圖乙,顯示屏,選擇開關,表筆插孔,DF,930,圖甲,數(shù)字萬用表,①將數(shù)字萬用表選擇開關置于,,檔，選擇合適的量程，斷開開關,,, 閉合開關,,, 記錄表的示數(shù),然后反復測量多次，,,取平均值并記為,X,．,實驗要求：利用這些器材，盡量采用最簡單的測量方法，分兩步進行。首先測量電動勢，待電動勢測定之后再

23、測量其內(nèi)電阻。,,（,1,）連接數(shù)字萬用表。在圖乙中，電路中的各個元器件都已連接妥當，數(shù)字萬用表的一個表筆也已與電路連接好，請將另一只表筆正確連入電路。答：另一只表筆應接在,,點．,（2）操作步驟：,b,,或,c,,電壓,S,1,S,2,X=,電動勢,E,,③,,即為干電池的電動勢．,,(填“,X,”、“,Y,” 或 “,Z,”),②將數(shù)字萬用表選擇開關置于,,檔，選擇合適的量程，斷開開關,,，閉合開關,,，記錄表的示數(shù)，記為,Y,，緊接著進行以下的操作：將選擇開關置于,,檔, 選擇合適的量程, 然后同時閉合開關,S,1,和,S,2,，記錄表的示數(shù)并記作,Z,，把,Y,和對應的,Z,作為一組數(shù)

24、據(jù)記錄下來，然后反復測量多次, 得到多組數(shù)據(jù)。,④干電池的內(nèi)電阻的表達式,r,=,.,（用,X、Y、Z,表示），將步驟②測得的數(shù)據(jù)代入公式，求出,r,的平均值，即為干電池的內(nèi)電阻．,DF,930,d,a,b,c,E r,S,2,S,1,R,圖乙,歐姆,S,2,S,1,電壓,②,Y,=變阻器的阻值,R,,,Z,=路端電壓,U,，,X,題目,,13．現(xiàn)要按圖①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢,E,（約1.5V）和內(nèi)阻,r,（約20Ω），可供選擇的器材如下：,,電流表A,1,、A,2,（量程0~500μA，內(nèi)阻約為500Ω）、,,滑動變阻器,R,（阻值0~100Ω、額定電流1.0A），,,定值電阻

25、,R,1,（阻值約為100Ω），,,電阻,R,2,、,R,3,（阻值0~999.9Ω），,,開關、導線若干。,,由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足,,實驗要求，為此，先將電流表改裝,,（擴大量程），然后再按圖①所示的,,電路進行測量。,電阻箱,,電流表,,E，r,圖①,,S,07年廣東普寧市華僑中學三模卷14,第3頁,,（1）測量電流表A,2,的內(nèi)阻,,按圖②電路測量A,2,的內(nèi)阻，以下給出了實驗中必要的操作：,,A． 斷開,S,1,,B．閉合,S,1,、,S,2,,C．按圖②連接線路，將滑動變阻器,R,的滑片調(diào)至最左,,端，,R,2,調(diào)至最大,,D．調(diào)節(jié),R,2,，使A,1,的示數(shù)為,I,1,

26、，記錄,R,2,的值,,E．斷開,S,2,，閉合,S,3,,F．調(diào)節(jié)滑動變阻器,R,，使A,1,、A,2,的,,指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄A,1,的示數(shù),I,1,,請按合理的順序排列實驗步驟,,（填序號）：,,。,圖②,A,1,S,1,S,2,S,3,R,R,1,E,A,2,C B F E D A,第4頁,,（2）將電流表A,2,（較小量程）改裝成電流表A（較大量程）,,如果（1）中測出A,2,的內(nèi)阻為468.0Ω，現(xiàn)用,R,2,將A,2,改裝成量程為20mA的電流表A，應把,R,2,調(diào)為,,Ω與A,2,并聯(lián)，改裝后電流表A的內(nèi)阻,R,A,為,,Ω。,（3）利用電流表A、電阻箱,R,3,測電池的電動勢

27、和內(nèi)阻,,用電流表A、電阻箱,R,3,及開關,S,接圖①所示的電路測電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗時,改變,R,3,的值,記錄下電流表A的示數(shù),I,，得到若干組,R,3,、,I,的數(shù)據(jù)，然后通過作出有關物理量的線性圖象,求得電池電動勢,E,和內(nèi)阻,r,。,,a.請寫出與你所作線性圖象對應的函數(shù)關系式,,,.,,b．請在虛線框內(nèi)坐標中作出定性圖象（要求標明兩個坐標軸所代表的物理量，用符號表示）。,,c．圖中,,表示,E,，圖中,,表示,r,。,12,11.7,見下頁,題目,,(3) 答案一,b.,a,.,R,3,+,R,A,=,E,/,I,-,r,c． 直線斜率,表示,E,,,縱軸截距的絕對值,表示,r,答案二,b.,c． 直線斜率的倒數(shù),表示,E,,,縱軸截距除以斜率,表示,r,答案三,b.,c．直線的斜率,表示,E,,,縱軸截距的絕對值與,,R,A,的差,表示,r,0,R,3,+,R,A,0,R,3,R,3,+,R,A,0,題目,第2頁,,