1、一輪復(fù)習(xí)暑假實驗專題十一-測量電源的電動勢和內(nèi)阻一、實驗?zāi)康?.掌握用電壓表和電流表測定電源電動勢和內(nèi)阻的方法與原理。2.學(xué)習(xí)掌握用U-I圖象處理數(shù)據(jù)的方法。二、實驗原理本實驗的依據(jù)是閉合電路的歐姆定律,實驗電路如圖甲所示。改變滑動變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀出幾組U、I值,由U=E-Ir可得:E=I1U2-I2U1I1-I2,r=U2-U1I1-I2,測算出幾組E、r的值,最后分別算出它們的平均值。三、實驗器材待測電池、電壓表(量程為03 V)、電流表(量程為00.6 A)、滑動變阻器(阻值范圍為010 )、開關(guān)、導(dǎo)線。四、實驗步驟1.按圖甲連接好電路。2.把滑動變阻器的滑片移到阻值最

2、大。3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表有明顯的示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù)I、U;調(diào)節(jié)滑動變阻器,測量出幾組I、U值。4.斷開開關(guān),整理好器材。5.處理數(shù)據(jù),用公式法和作圖法這兩種方法求出電源的電動勢和內(nèi)阻。四、數(shù)據(jù)處理1.公式法：由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得E=I1U2-I2U1I1-I2,r=U2-U1I1-I2。可以利用U、I的值多求幾組E、r的值,算出它們的平均值。2.圖象法：在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U-I坐標(biāo)系,在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(I,U)值所對應(yīng)的點,然后盡量多地通過這些點作一條直線,不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側(cè),則直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)

3、值即電池電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距),直線的斜率的絕對值為電池的內(nèi)阻r,即r=|UI|。五誤差分析(1)偶然誤差由讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差。用圖象法求E和r時,由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差。測量過程中通電時間過長或電流過大,都會引起E、r變化。(2)系統(tǒng)誤差：因電壓表和電流表的內(nèi)阻而導(dǎo)致的誤差。若采用圖甲所示的電路,在理論上E=U+(IV+IA)r,其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓,而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差,而且電壓表示數(shù)越大,IV越大。結(jié)論:a.當(dāng)電壓表示數(shù)為零時,IV=0,IA=I短,短路電流測量值=真實值。b.E測E真。c.因為r測=E測I短,所以r測r真

4、,從電路的角度看,電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分,故實際測出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動勢(r測和E測),如圖乙所示,因為電壓表和電池并聯(lián),所以r測小于電池內(nèi)阻r真,因為外電阻R斷開時,a、b兩點間電壓Uab等于電動勢E測,此時電源與電壓表構(gòu)成回路,所以UabE真,即E測E真。若采用如圖丙所示的電路,IA為電源電流的真實值,理論上有E=U+UA+IAr,其中UA不可知,而造成誤差,而且電流表示數(shù)越大,UA越大,當(dāng)電流為零時,UA=0,電動勢為準(zhǔn)確值,等于E。結(jié)論:a.E為真實值。b.I短測r真,r測為r真和RA的串聯(lián)值,由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小,所以這時r測的測量誤差非常大。課堂練

5、習(xí)1.小明利用如圖所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)圖甲中電流表的示數(shù)為A。(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器,電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下:U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出U-I圖線。由圖線求得,電動勢E=V;內(nèi)阻r=。(結(jié)果保留小數(shù)點后2位)(3)實驗時,小明進行了多次測量,花費了較長時間,測量期間一直保持電路閉合。其實,從實驗誤差考慮,這樣的操作不妥,因為。2.(2019安徽合肥六校聯(lián)考)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。要求盡量減小實驗誤差。(1)應(yīng)該選擇的實驗電路是圖中的(選填“

6、甲”或“乙”)。(2)現(xiàn)有電流表(量程為00.6 A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及以下器材:A.電壓表(量程為015 V)B.電壓表(量程為03 V)C.滑動變阻器(阻值范圍為050 )D.滑動變阻器(阻值范圍為0500 )實驗中電壓表應(yīng)選用;滑動變阻器應(yīng)選用。(選填相應(yīng)器材前的字母)(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標(biāo)在圖丙上,請標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點,并畫出 U-I 圖線。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=

7、V,內(nèi)電阻r= 。(5)實驗中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化。下列示意圖中能正確反映 P-U 關(guān)系的是。丁一輪復(fù)習(xí)暑假實驗專題十一-測量電源的電動勢和內(nèi)阻參考答案1. (1)由題圖甲可知,電流表使用0.6 A量程,所以示數(shù)為0.44 A。(2)描點畫圖,如圖所示,根據(jù)U=-Ir+E可得電動勢E=1.60 V;圖線的斜率絕對值等于內(nèi)阻r=1.20 。(3)干電池長時間使用后,電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化,導(dǎo)致實驗誤差增大。答案：(1)0.44(2)U-I圖象如圖丙所示1.60(1.581.62 都算對)1.20(1.181.22都算對)(3)干電池長時間使用后,電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化,導(dǎo)致實驗誤差增大2. (1)干電池內(nèi)阻相對一般電流表內(nèi)阻而言較小,為減小電流表分壓帶來的系統(tǒng)誤差,應(yīng)選甲。(2)干電池電動勢約為1.5 V,電壓表選B可減小讀數(shù)誤差。滑動變阻器應(yīng)選C,若選D,由于總阻值較大,滑片移動范圍小,不便調(diào)節(jié)。(3)如圖丁所示,圖線應(yīng)為直線,作圖時使盡量多的點在線上,不在線上的點應(yīng)均勻分布在線的兩側(cè),誤差較大的點舍去。(4)由U=E-Ir可得圖象上的縱軸截距E=1.50 V,斜率的