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實驗九 測定電源的電動勢和內阻,注意事項 1.可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。 2.電流不要過大，讀數(shù)要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內阻r會明顯增大。因此，實驗中不要將I調得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。 3.計算法求E、r：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值再求平均值。,圖2 誤差分析 ①用圖象法求E和r時作圖不準確。 ②由于電流表或電壓表的分壓或分流存在系統(tǒng)誤差。 ?本實驗中測量結果是：E測E真，r測r真。,熱點一 伏安法測電源電動勢和內阻 【例1】 [2015·四川理綜，8(2)]用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6 V，電池內阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐。可選用的實驗器材有： 電流表A1(量程0～30 mA)； 電流表A2(量程0～100 mA)； 電壓表V(量程0～6 V)； 滑動變阻器R1(阻值0～5 Ω)； 滑動變阻器R2(阻值0～300 Ω)； 開關S一個，導線若干條。,某同學的實驗過程如下： Ⅰ.設計如圖3所示的電路圖，正確連接電路。,圖3 Ⅱ.將R的阻值調到最大，閉合開關，逐次調小R的阻值，測出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖4所示的圖線。,圖4 Ⅲ.斷開開關，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復Ⅱ的步驟，得到另一條U－I圖線，圖線與橫軸I的交點坐標為(I0，0)，與縱軸U的交點坐標為(0，U0)。,回答下列問題： ①電流表應選用________，滑動變阻器應選用________； ②由圖4的圖線，得電源內阻r＝________Ω； ③用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx＝________，代入數(shù)值可得Rx； ④若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍________，電壓表示數(shù)變化范圍________。(選填“相同”或“不同”),④由于電表為理想電表，因此待測電阻無論放在B、C間或者A、B間，對總電阻沒有變化，因此電流不變，在滑動變阻器變化范圍相同的情況下，電流表示數(shù)變化范圍相同。由于待測部分的電阻阻值變化，因此會影響待測部分的分壓，因此電壓表示數(shù)變化范圍會不同。,【變式訓練】 1.實驗室中現(xiàn)有器材如實物圖5甲所示，有： 電池E，電動勢約10 V，內阻約1 Ω； 電流表A1，量程約10 A，內阻r1約0.2 Ω； 電流表A2，量程300 mA，內阻r2約5 Ω； 電流表A3，量程250 mA，內阻r3約5 Ω； 電阻箱R1，最大阻值999.9 Ω，最小阻值改變量為0.1 Ω； 滑動變阻器R2，最大阻值100 Ω；開關S，導線若干。,要求用圖乙所示的電路測量圖中某電流表A的內阻。,圖5 (1)在所給的三個電流表中，哪幾個可以用此電路精確測出其內阻？ 答：_________________________________________________。 (2)在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實物圖甲上連成測量電路。 (3)你要讀出的物理量是________。用這些物理量表示待測內阻的計算公式是___________________________________________。,解析 根據(jù)電路圖可以看出，圖乙中電流表A是被測表，則其兩端電壓就是電阻箱兩端電壓，利用兩只電流表的讀數(shù)差和電阻箱上顯示的阻值可以求出該電壓，這樣就可以求出被測電流表的內阻。 (1)電流表A1不能精確測出其內阻，因這時圖中的電流表A′應為A2、A3中的一只，這使得電流表A1中的電流小于300 mA(或250 mA)，其指針的偏轉極其微小，誤差很大，而A2、A3可用此電路精確測出其內阻。 (2)若測電流表A3，實物連線如圖所示。,答案 (1)見解析 (2)如解析圖所示 (3)見解析,熱點二 實驗的拓展與創(chuàng)新(測定電源電動勢和內阻的其他方法) 以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性、設計性等特點。 1.實驗方法、方案的拓展(一電表，一電阻箱法),2.實驗器材的靈活選用 如：①定值電阻可以作為保護電阻 ②定值電阻可以當電壓表使用 ③定值電阻可以當電流表使用 ④內阻已知的電壓表可以當小量程的電流表使用,【例2】 (2015·天津理綜，9)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約4.5 V，內電阻約1 Ω)的電動勢和內電阻，除待測電池組、電鍵、導線外，還有下列器材供選用： A.電流表：量程0.6 A，內電阻約1 Ω B.電流表：量程3 A，內電阻約0.2 Ω C.電壓表：量程3 V，內電阻約30 kΩ D.電壓表：量程6 V，內電阻約60 kΩ E.滑動變阻器：0～1 000 Ω，額定電流0.5 A F.滑動變阻器：0～20 Ω，額定電流2 A,(1)為了使測量結果盡量準確，電流表應選用________，電壓表應選用________，滑動變阻器應選用________(均填儀器的字母代號)。 (2)如圖6為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小，還需在電路中用導線將________和________相連、________和________相連、________和________相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。,圖6,(3)實驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器，重新連接電路，仍能完成實驗。實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應電壓表的示數(shù)U。用圖象法處理采集到的數(shù)據(jù)，為在直角坐標系中得到的函數(shù)圖象是一條直線，則可以________為縱坐標，以________為橫坐標。,解析 (1)因三節(jié)干電池的電動勢約為4.5 V，故電壓表應選D；因干電池放電電流不宜超過0.5 A，故電流表應選A；由電壓表和電流表的測量范圍可知滑動變阻器選用F即可。,(2)本實驗的實驗電路應如圖。,為了連接成如圖的實驗電路，還需要用導線將a與d，c與g，f與h相連。 (3)實驗時，電流表不再使用，電阻箱代替滑動變阻器，實驗電路圖如圖所示,【變式訓練】 2.為測定電源的電動勢和內阻，實驗室提供了如下器材：,圖7 A.電源(電動勢約為9 V) B.電壓表(視為理想電壓表，量程0～3 V) C.電阻箱R(0～999.9 Ω) D.定值電阻R0(銘牌上的數(shù)字模糊，末位只顯示數(shù)字“0”) E.開關、導線若干,解析 (1)歐姆擋為“×1”，故R0＝10×1 Ω＝ 10 Ω。 (2)因電壓表的量程為3 V，R0只有10 Ω，為保護 電路并完成測量，電壓表測量R0兩端電壓，電路 圖設計如圖所示。,答案 (1)10 (2)實驗電路圖如解析圖所示 (3)9.0 V 2.0 Ω,1.(2016·四川成都月考)在研究性課題的研究中，小剛、小聰和小明所在的小組收集了手機的電池以及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容器、電感線圈等電子器件?，F(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件進行研究，一是電阻Rx(阻值約2 kΩ)，二是手機中常用的鋰電池(電動勢E的標稱值為3.4 V)。在操作臺上還準備了如下實驗器材： A.電壓表V(量程4 V，內阻RV約10 kΩ) B.電流表A1(量程100 mA，內阻RA1約5 Ω) C.電流表A2(量程2 mA，內阻RA2約50 Ω) D.滑動變阻器R(0～40 Ω。額定電流1 A) E.電阻箱R0(0～999.9 Ω) F.開關S一只、導線若干,(1)小剛采用伏安法測定Rx的阻值，他使用的電源是待測的鋰電池。圖10是他連接的部分實驗器材，請你完成實物連接。小剛選用的電流表應是________(填“A1”或“A2”)；他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測量值，則測量值________真實值(填“大于”或“小于”)；,圖10,(2)小聰和小明設計了圖11甲所示的電路圖測量鋰電池的電動勢E和內阻r。,圖11,2.(2015·安徽理綜，21，Ⅱ)某同學為了測量一節(jié)電池的電動勢和內阻，從實驗室找到以下器材：一個滿偏電流為100 μA、內阻為2 500 Ω的表頭，一個開關，兩個電阻箱(0～999.9 Ω)和若干導線。 (1)由于表頭量程偏小，該同學首先需將表頭改裝成量程為50 mA的電流表，則應將表頭與電阻箱________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，并將該電阻箱阻值調為________Ω。 (2)接著該同學用改裝的電流表對電池的電動勢及內阻進行測量，實驗電路如圖12所示，通過改變電阻R測相應的電流I，且作相關計算后一并記錄如下表。,圖12,①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，圖13中已描繪出四個點，請將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖13中，并畫出IR－I圖線；,圖13 ②根據(jù)圖線可得電池的電動勢E是________V，內阻r是________Ω。,解析 (1)要將電流表量程擴大，需要并聯(lián)電阻，由并聯(lián)電路特點：IgRg＝(I－Ig)R并，將I＝50 mA，Ig＝100 μA，Rg＝2 500 Ω代入解得R并＝5.0 Ω。 (2)①作IR－I圖線，如圖所示。,②根據(jù)實驗電路知，IR表示電源的路端電壓，I表示電路的電流，故IR－I圖線的縱軸截距即為電池的電動勢，則E＝1.53 V，圖線斜率的絕對值減去改裝后的電流表阻值即為電池的內阻r＝2.0 Ω。 答案 見解析,