高中物理知识全解6.13 测定电源的电动势和内阻

高中物理知识全解6.13 测定电源的电动势和内阻

高中物理知识全解 6.13 测定电源的电动势和内阻 ‎ ‎①实验目的 ‎1、了解并掌握测定电源的电动势和内阻的原理和实验方法。‎ ‎2、学习用图象法处理实验数据。‎ ‎②实验器材 电压表，电流表、滑动变阻器，待测电源，开关，导线若干。‎ ‎③实验原理 如右图所示，若电压表、电流表作理想电表处理，则电压表测的是路端电压，电流表测的是干路电流。通过改变滑动变阻器的阻值可测多组路端电压与干路电流数据，作路端电压与干路电流的U-I图象并延长至与两坐标轴相交。‎ I、当干路电流I=0时，则对应的路端电压U为电源电动势E（即U-I图象与U轴的交点纵坐标为电源电动势E）‎ II、当干路电流最大时，则（即U-I图象的斜率表示电源的内阻，故可以在U-I图象中取两个较远的点求斜率即）‎ 注意：因为，所以在路端电压与干路电流的U—I图象中某点与坐标原点连线的直线的斜率表 III、伏安法测电源电动势和内阻应选用旧的干电池作为被测电源，因为这样可使电压表示数U的变化更明显。‎ 例：下图是测某一电源的电动势和内阻而作出的U-I图象，则：‎ ‎④误差分析 （电表有内阻带来实验误差）‎ 路的图象如上图丁所示，则：，。‎ ‎【例题】某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：‎ A．被测干电池一节 B．电流表：量程0～‎0.6 A，内阻0.1 Ω C．电流表：量程0～‎3 A，内阻0.024 Ω D．电压表：量程0～3 V，内阻未知 E．电压表：量程0～15 V，内阻未知 F．滑动变阻器：0～10 Ω，‎‎2 A G．滑动变阻器：0～100 Ω，‎‎1 A H．开关、导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．‎ ‎(1)在上述器材中请选择适当的器材：________(填写选项前的字母)；‎ ‎(2)在图(a)方框中画出相应的实验电路图；‎ ‎(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图(b)所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.‎ 注意：电流表或电压表会给实验带来系统误差，因此在设计电路时要尽量避免电流表或电压表带来的系统误差。‎ ‎【例题】测某一电源的E和时，有量程是0.5A的电流表A有一定内阻，理想电压表V量程是3V，固定电阻，滑动变阻器为R，电键，导线若干，为了减小误差请设计一个电路。‎ 推广1：计算法求解电源的电动势和内阻 例：以下为4种测电源电动势的电路，则：‎ 推广2：根据电路特点，由公式推导再结合数学函数理解图象、图象及图象的图线性质，同时理解图线的斜率、截距等所代表的物理意思而灵活解题。‎ ‎【例题】某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池)，如下图一所示．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω，可当标准电阻用)、一只电流表(两个量程：一个Ig＝0.6 A，内阻rg＝0.1 Ω；一个Ig＝3 A．)和若干导线．‎ ‎(1)请根据测定电动势E、内电阻r的要求，在矩形框中画出电路图，并按电路图把器件连接起来．‎ ‎(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，填入下表，其中某次电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如右图二所示，请你读出并填在空格里.‎ 电流表的读数(A)‎ ‎0.26‎ ‎0.32‎ ‎0.42‎ ‎0.58‎ 电阻箱的阻值(Ω)‎ ‎5.6‎ ‎4.4‎ ‎3.2‎ ‎2.6‎ ‎2.2‎ ‎(3)处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数；‎ 再作R－坐标图，请你将上表中数据处理后标注在 坐标图三上，并把描绘出的坐标点连成图线，根据描 绘出的图线可得这个电池的电动势E＝________ V，‎ 内电阻r＝________Ω.‎ ‎【例题】某同学利用DIS，定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图下图所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如下图所示的1/U－1/R关系图线a.重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到下图中的图线b.‎ ‎(1)由图线a可知电池a的电动势Ea＝________ V，内阻ra＝________ Ω.‎ ‎(2)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率Pa________Pb(填“大于”、“等于”或“小于”)，两电池的效率ηa________ηb(填“大于”、“等于”或“小于”)．‎ ‎【例题】在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如右图所示的实物电路．‎ ‎(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)‎ ‎(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10 Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填“‎1”‎或“‎2”‎)‎ ‎(3)根据实验数据描点，绘出的－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b、R0表示)‎ ‎【例题】为了测定一个定值电阻的阻值，某同学利用如右图一所示的电路进行实验．电源电动势为E(大小未知)、内阻不计，R为待测电阻，R′为电阻箱，电压表的内阻非常大．实验时，改变R′的值，记下对应的电压表V所示的电压U的值，从而得到若干组R′、U的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，即可求得R的阻值．‎ ‎(1)请写出与你所作线性图象对应的函数关系式________．‎ ‎(2)请在上图二所示虚线框内的坐标系中作出定性图象(要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示)．‎ ‎(3)若该线性图象的纵轴截距为b，斜率为k，则电阻R的表达式为R＝________.‎