第5講實驗九:測定電源電動勢和內(nèi)阻 1.(6分)下面給出多種用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的數(shù)據(jù)處理方法,其中既能減小偶然誤差,又直觀、簡便的方法是C。A.測出兩組I、U的數(shù)據(jù),代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E、rB.測出多組I、U的數(shù)據(jù),求出幾組E、r,最后分別求出其平均值C.測出多組I、U的數(shù)據(jù),畫出U-I圖象,再根據(jù)圖象求出E、rD.測出多組I、U的數(shù)據(jù),分別求出I和U的平均值,用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E,再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)阻r【解析】測出多組I、U的數(shù)據(jù),畫出U-I圖象可消除某次測量不準(zhǔn)造成的偶然誤差,且方法直觀、簡便,C項正確。2.(12分)(2020·日照檢測)在測定電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中,實驗室僅提供下列實驗器材:A.干電池兩節(jié),每節(jié)電動勢約為1.5 V,內(nèi)阻約幾歐姆B.直流電壓表V1、V2,置程均為03 V,內(nèi)阻約為3 kC.電流表,量程0.6 A,內(nèi)阻小于1 D.定值電阻R0,阻值為5 E.滑動變阻器R,最大阻值50 F.導(dǎo)線和開關(guān)若干(1)如圖甲所示的電路是實驗室測定電源的電動勢和內(nèi)阻的電路圖,按該電路圖組裝實驗器材進(jìn)行實驗,測得多組U、I數(shù)據(jù),并畫出U-I圖象,求出電動勢和內(nèi)阻。電動勢和內(nèi)阻的測量值均偏小,產(chǎn)生該誤差的原因是電壓表的分流作用,這種誤差屬于系統(tǒng)誤差(填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”)。(6分)(2)實驗過程中,電流表發(fā)生了故障,某同學(xué)又設(shè)計了圖乙所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)阻。實驗中移動滑動變阻器觸頭,讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2,描繪出圖象如圖丙所示,圖線斜率為k,與橫軸的截距為a,則電源的電動勢E= ,內(nèi)阻r= (用k、a、R0表示)。(6分)【解析】(1)由圖可知,電流表不是流過干路電路,原因是電壓表的分流造成的;這種誤差是由于電路設(shè)計造成的,屬于系統(tǒng)誤差。(2)由閉合電路歐姆定律可知E=U2+12。3.(12分)(2020·安徽高考)某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻,從實驗室找到以下器材:一個滿偏電流為100 A,內(nèi)阻為2500 的表頭,一個開關(guān),兩個電阻箱(0999.9 )和若干導(dǎo)線。(1)由于表頭量程偏小,該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50 mA的電流表,則應(yīng)將表頭與電阻箱并聯(lián)(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),并將該電阻箱阻值調(diào)為5.0。(6分)(2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進(jìn)行測量。實驗電路如圖1所示,通過改變電阻R測相應(yīng)的電流I,且作相關(guān)計算后一并記錄如下表。圖1123456R()95.075.055.045.035.025.0I(mA)15.018.724.829.536.048.0IR(V)1.421.401.361.331.261.20根據(jù)表中數(shù)據(jù),圖2中已描繪出四個點,請將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖2中,并畫出IR-I圖線;(3分)圖2答案:如圖所示根據(jù)圖線可得電池的電動勢E是1.53V,內(nèi)阻r是2.0。(3分)【解析】(1)將表頭與一個定值電阻R并聯(lián),就相當(dāng)于一個大量程的電流表;根據(jù)歐姆定律,得:Ug=IgRg=1×10-4 A×2500 =0.25 V,并聯(lián)的電阻R=5.0 。(2)如答案中圖所示;由E=IR+I(rA+r),可知圖線在y軸上的截距即為E=1.53 V,斜率的絕對值為rA+r=7 ,而rA=5 ,解得r=2 。4.(12分)一課外小組同學(xué)想要測量一個電源的電動勢及內(nèi)阻。準(zhǔn)備的器材有:電流表(0200 mA,內(nèi)阻是12 ),電阻箱R(最大阻值9.9 ),一個開關(guān)和若干導(dǎo)線。(1)由于電流表A的量程較小,考慮到安全因素,同學(xué)們將一個定值電阻和電流表并聯(lián),若要使并聯(lián)后流過定值電阻的電流是流過電流表電流的2倍,則定值電阻的阻值R0=6 。(6分)(2)設(shè)計的電路圖如圖甲。若實驗中記錄電阻箱的阻值R和電流表的示數(shù)I,得到多組數(shù)據(jù)后描點作出R-圖線如圖乙所示,則該電源的電動勢E=6.0V,內(nèi)阻r=2.0 。(6分)【解析】(1)由并聯(lián)電路規(guī)律可知,并聯(lián)部分電壓相等,要使并聯(lián)后流過定值電阻的電流是流過電流表電流的2倍,則定值電阻的阻值應(yīng)是電流表內(nèi)阻的一半,得R0=2.0,得E=6.0 V,圖象與縱坐標(biāo)的交點為-6.0=-r-4,解得r=2.0 。5.(18分)(2020·重慶一中期中檢測)在“測量電源電動勢”的實驗中,實驗室提供的器材如下:待測電源E(放電電流不能太大),電壓表(量程大于待測電源電動勢),標(biāo)有長度刻度的均勻電阻絲ab(電阻約15 ),開關(guān)S,一端連有鱷魚夾P的導(dǎo)線1,其他導(dǎo)線若干。(1)實驗中,用導(dǎo)線1、2、3、4、5和6按圖甲所示方式連接電路,電路中所有元器件都完好,且電壓表已調(diào)零。閉合開關(guān)之前,鱷魚夾P應(yīng)置于b(填“a”或“b”)端。(5分)(2)閉合開關(guān)后,反復(fù)改變鱷魚夾P的位置,電壓表都有較大的示數(shù)但幾乎不變,則斷路的導(dǎo)線為1(填數(shù)字代號)。(5分)(3)排除故障之后,閉合開關(guān),改變鱷魚夾P的位置,讀出多組電壓表讀數(shù)U和對應(yīng)的電阻絲長度L,由測得的數(shù)據(jù),繪出了如圖乙所示的圖線,則電源電動勢E=2.86V(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。應(yīng)用該實驗中的數(shù)據(jù)不能(填“能”或“不能”)測出該電源的內(nèi)阻r。(4分)(4)若考慮到電壓表內(nèi)阻對測量的影響,則電源電動勢的測量值小于(填“等于”“大于”或“小于”)真實值。(4分)【解析】(1)因為電路中的放電電流不能太大,故開始時電阻絲接入電路的電阻應(yīng)最大,故鱷魚夾P應(yīng)置于b端。(2)閉合開關(guān)后,反復(fù)改變鱷魚夾P的位置,電壓表都有較大的示數(shù)但幾乎不變,說明導(dǎo)線1發(fā)生了斷路,電壓表測得的始終是路端電壓。(3)設(shè)電阻絲單位長度的電阻為R0,根據(jù)閉合電路的歐姆定律得E=,故電源電動勢的測量值偏小。