1、實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻,實驗準(zhǔn)備,實驗?zāi)康?掌握用電壓表和電流表測量電池電動勢和內(nèi)阻的方法，學(xué),會利用圖象法進(jìn)行處理數(shù)據(jù)的方法.,實驗原理,ueir,如圖 s9-1 所示，改變 r 的阻值，從電壓表和電流表中讀出 幾組 u、i 值，利用_求出幾組 e、r 值，最后分別 算出它們的平均值. 圖 s9-1 實驗器材 電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵、導(dǎo)線若干、 坐標(biāo)紙.,實驗過程 實驗步驟 (1)電流表用 0.6 a 量程，電壓表用 3 v 量程，按圖連接好,電路.,最大,(2)把滑動變阻器的滑片移到使阻值_一端. (3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄 一組數(shù)據(jù)(i

2、，u)，用同樣方法測量幾組 i、u 值，記錄在表格中. (4)斷開開關(guān)，整理器材. (5)處理數(shù)據(jù)，求出電源的電動勢和內(nèi)阻的阻值. 數(shù)據(jù)處理 (1)利用多組(i，u)值畫出 i-u 圖象. (2)利用圖象得出電源的電動勢，計算出電源的內(nèi)阻.,實驗分析,誤差分析,由于實驗電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實驗結(jié)果,e測e真，r測r真.,注意事項,(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)大些(選,用已使用過一段時間的干電池).,(2)電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動勢 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 0.3 a，短時 間放電不宜超過 0.5 a，因此，實

3、驗中不要將 r 調(diào)得過小，讀數(shù) 要快，每次讀完應(yīng)立即斷電.,【基礎(chǔ)檢測】 (2014 年廣東深圳二模)為測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻. 現(xiàn)提供如下儀器：,a.電壓表 b.電流表,(量程 02 v，內(nèi)阻約 8 k) (量程 00.6 a，內(nèi)阻 ra0.8 ),c.滑動變阻器(020 ) d.開關(guān) e.若干導(dǎo)線 (1)如圖 s9-2 甲、乙所示，為準(zhǔn)確測定干電池的電動勢和內(nèi) 阻，應(yīng)選擇圖_(填“甲”或“乙”). (2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至_(填“左” 或“右”)端.,(3)移動變阻器的滑片，得到幾組電壓表和電流表的示數(shù)， 描繪成如圖丙所示的 u-i 圖象.從圖線的截距得出干電池的電動

4、 勢為 1.40 v 的理論依據(jù)是：_ _. (4)利用圖丙可得到干電池的內(nèi)阻為_.(計算結(jié)果保 留 2 位有效數(shù)字),甲,乙,丙,圖 s9-2,答案：(1)甲 (2)左 (3)斷路時路端電壓等于電源電動勢,(4)0.63,考點 1 圖象法求電源電動勢和內(nèi)電阻 重點歸納,1.在坐標(biāo)紙上以 i 為橫坐標(biāo)、u 為縱坐標(biāo)，用測出的幾組 i、 u 值，畫出 u-i 圖象.如圖 s9-3 所示，所得直線的縱截距即為電 源電動勢的值，圖線斜率的絕對值即為內(nèi)阻 r 的值.,圖 s9-3,2.畫 u-i 圖線時，要使較多的點落在這條直線上或各點均勻 分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠(yuǎn)的點可舍去.這樣可使偶 然

5、誤差得到部分抵消，提高精確度.,3.計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠(yuǎn)的點，用公式計,算出電源的內(nèi)阻 r.,4.測量電路存在系統(tǒng)誤差.如圖 s9-4 中所示 i真i測iv ，未,考慮電壓表的分流.,圖 s9-4,典例剖析 例 1：(2014 年新課標(biāo)全國卷)利用如圖 s9-5 所示電路， 可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源， 電阻箱 r(最大阻值為 999.9 )，電阻 r0(阻值為 3.0 )，電阻,r1( 阻值為 3.0 ) ，電流表,(量程為 200 ma ，內(nèi)阻為 ra ,6.0 )，開關(guān) s. 圖 s9-5,實驗步驟如下：,將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān) s；,多

6、次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù) i 和電阻箱相應(yīng)的,阻值 r；,求出直線的斜率 k 和在縱軸上的截距 b. 回答下列問題：,(2)實驗得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，其中電阻 r3.0 時,電流表的示數(shù)如圖 s9-6 所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表.,答：_；_.,圖 s9-6,(3)在如圖 s9-7 所示的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并 作圖，根據(jù)圖象求得斜率 k_ a11 ，截距 b _a1.,圖 s9-7,(4)根據(jù)圖象求得電源電動勢 e_v，內(nèi)阻 r,_.,思維點撥：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出函數(shù)表達(dá)式.(2) 根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點作出圖象.(3)根據(jù)函數(shù)表達(dá)式與圖象求 出電源電動勢與內(nèi)阻.,

7、(2)由題意知該電流表的最小分度為 2 ma，由題圖 s9-8 可得讀數(shù)為 110 ma，考慮到表格內(nèi)各組數(shù)據(jù)的單位及有效數(shù)字,圖 s9-8,(3)如圖 s9-8 所示. 1.0 6.0 (4)3.0 1.0 備考策略：在測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中，應(yīng)用圖象處 理實驗數(shù)據(jù)考得比較多，一般是用電壓表和安培表配合測量電 動勢和內(nèi)阻，變化量是 u 和 i，由閉合電路歐姆定律變形得u e-ir，所以用 u-i 圖象分析，在 u 軸上的截距表示電動勢，,圖象斜率等于內(nèi)阻 r.電阻箱與安培表配合測量電動勢和內(nèi)阻，,【考點練透】,1.(2015 年江蘇卷)小明利用如圖 s9-9 所示的實驗裝置測量,一干電池

8、的電動勢和內(nèi)阻.,圖 s9-9,(1)圖 1 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：,請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在如圖 s9-10 所示的坐標(biāo)紙上作出 u-i,圖線.,圖 s9-10,由圖線求得：電動勢 e_v；內(nèi)阻 r_. (3)實驗時，小明進(jìn)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：_.,解析：(1)由實驗裝置圖可知，電流表使用 0.6 a 量程，所,以讀數(shù)為 0.44 a；,(2)描點畫圖，如圖所示，根據(jù) uire 可得電動勢為 e,1.6 v；圖線的斜率絕對值等于內(nèi)阻 r1.2 ；,(3)干電池

9、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.,圖 d26 答案：(1)0.44 (2)如圖 d26 所示. 1.60(1.581.62 均正確),1.2(1.181.26 均正確),(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.,考點 2 實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新 典例剖析 例 2：(2014 年福建卷)某研究性學(xué)習(xí)小組利用“伏安法” 測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻，實驗原理如圖 s9-11 甲所示，,其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計,改裝的電流表,，,為標(biāo)準(zhǔn),電壓表，e 為待測電池組，s 為開關(guān)，r 為滑動變阻器，r0 是標(biāo) 稱值為 4.0 的定值電阻.,(1)已知靈

10、敏電流計,的滿偏電流 ig 100 a、內(nèi)阻 rg ,2.0 k，若要改裝后的電流表滿偏電流為 200 ma，應(yīng)并聯(lián)一只 _的定值電阻 r1.(計算結(jié)果保留 1 位小數(shù)) (2)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路.,乙,甲 圖 s9-11 (3)某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示：,該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的 方法(逐差法)，計算出電池組的內(nèi)阻 r_(計算結(jié)果保 留 2 位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出 的主要優(yōu)點是：_. (4)該小組在前面實驗的基礎(chǔ)上，為探究圖甲電路中各元器 件的實際阻值對測量結(jié)果的影響，用一已知電動勢和內(nèi)阻的標(biāo) 準(zhǔn)電池組，通過

11、上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動勢的測量值與 已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測量值總是偏大.若測量過程無誤， 則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是_.(填選項前的字母),a.電壓表內(nèi)阻的影響,b.滑動變阻器的最大阻值偏小 c.r1 的實際阻值比計算值偏小 d.r0 的實際阻值比標(biāo)稱值偏大,答案：(1)1.0 (2)如圖 s9-12 所示. (3)1.66 充分利用已測,得的數(shù)據(jù) (4)cd,圖 s9-12,備考策略：1.考查知識點的創(chuàng)新對應(yīng)第(1)題 借助測定電池組的電動勢和內(nèi)阻實驗，考查了電流表的改 裝，電流表改裝的原理為：并聯(lián)一只電阻 r1，igrg(iig)r1 ，,即 r1,igrg,.,2.數(shù)據(jù)處理的

12、創(chuàng)新對應(yīng)第(3)題 (1)“逐差法”一般應(yīng)用在通過紙帶求解加速度的實驗中，本 實驗所記錄的數(shù)據(jù)中的讀數(shù)中依次相差 20 ma.所以也可采用逐 差法計算電池組的內(nèi)阻.,iig,(3)采用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)時能夠充分利用已測得的數(shù) 據(jù)，以減小實驗的偶然誤差.,3.誤差分析的創(chuàng)新對應(yīng)第(4)題 電動勢測量值誤差很小，說明電壓表分流產(chǎn)生的誤差可以 忽略不計；通過電源的電流的測量值小于真實值，即與電流計 并聯(lián)的電阻 r1 的實際值小于計算值；由電源內(nèi)阻的計算式 r,u i,r0 知，若 r0 標(biāo)稱值比實際值小，會導(dǎo)致內(nèi)阻測量值總是,偏大.,還可以用以下幾種方法測定電源的電動勢和內(nèi)阻.,【考點練透】 2.

13、(2016 年四川卷)用如圖 s9-13 所示電路測量電源的電動 勢和內(nèi)阻.實驗器材：待測電源(電動勢約 3 v，內(nèi)阻約 2 )，保,護(hù)電阻 r1(阻值 10 )和 r2(阻值 5 )，滑動變阻器 r，電流表,，電壓表,，開關(guān) s，導(dǎo)線若干.,實驗主要步驟： ()將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)； ()逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的 示數(shù) u 和相應(yīng)電流表的示數(shù) i； ()以 u 為縱坐標(biāo)，i 為橫坐標(biāo)，作 u-i 圖線(u、i 都用國 際單位)； ()求出 u-i 圖線斜率的絕對值 k 和在橫軸上的截距 a.,圖 s9-13,回答下列問題：,(1)電壓表最好選用_

14、；電流表最好選用_. a.電壓表(03 v，內(nèi)阻約 15 k) b.電壓表(03 v，內(nèi)阻約 3 k) c.電流表(0200 ma，內(nèi)阻約 2 ) d.電流表(030 ma，內(nèi)阻約 2 ),(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大.,兩導(dǎo)線與滑動變阻器接線柱連接情況是_. a.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱 b.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱,c.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo),線接在電阻絲左端接線柱,d.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo),線接在電阻絲右端接線柱,(3)選用 k、a、r1 和 r2 表示待測電源的電動勢 e 和內(nèi)阻

15、 r 的表達(dá)式 e_，r_，代入數(shù)值可得 e 和 r 的 測量值.,解析：(1)電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所 以選內(nèi)阻較大的電壓表；當(dāng)滑動變阻器接入電阻最小時通過電,流表電流最大，此時通過電流表電流大小約為 i,e r1r2r,176 ma，所以選量程為 200 ma 的電流表. (2)由電路分析可知，若滑動變阻器的滑片右移電壓表示數(shù) 變大，則滑動變阻器接入電路部分阻值增大，選項 c 符合題意. (3)由 eui(rr2)，得 ui(rr2)e，對比伏安特 性曲線可知，圖象斜率的絕對值 krr2，所以電源內(nèi)阻 r,答案：(1)a c (2)c (3)ka kr2,易錯點 電源的

16、ui 圖象 例 3：(多選)如圖 s9-14 所示是某電源的路端電壓與電流的,),u-i 圖象，下列說法正確的是( a.該電源的電動勢是 2.8 v b.該電源的短路電流是 1.0 a c.該電源的內(nèi)阻是 2.8 d.該電源的內(nèi)阻是 0.8 ,圖 s9-14,求,錯解分析：錯選 b、c，誤把圖線與i 軸的截距當(dāng)成了短路 電流.錯誤原因是沒有理解短路電流是路端電壓為零時的電流，,而與 i 軸相交時路端電壓為2.0 v.看錯短路電流后，用r,e i 短,內(nèi)阻，而錯選 c. 正解分析：圖線與 u 軸的交點表示電流為零時的路端電壓， 即是電動勢 e，a 項正確；電流為 1.0 a 時的路端電壓是 2.

17、0 v， 所以電源的短路電流應(yīng)該大于 1.0 a，b 項錯誤；電源的內(nèi)阻是,該圖線斜率的絕對值，所以 r,u i,2.82.0 1.0,0.8 ，c 錯,誤，d 正確.故選 a、d. 答案：ad,指點迷津：在做“測定電源電動勢和內(nèi)阻”實驗中，由于 干電池的內(nèi)阻較小，斜率太小，所以描點及所連線的下部分空 間得不到利用，誤差太大，為此，可使縱坐標(biāo)(u 軸)不從零開始， 把坐標(biāo)比例放大，以減小誤差，所以這樣畫出的圖線與橫軸(i 軸)的交點并不是路端電壓為零時的電流，即不是短路電流.但與 縱坐標(biāo)(u 軸)的交點表示電流為零時的電壓，還是表示電動勢e. 對于電源的 u-i 圖象，應(yīng)正確地理解其物理意義，不能死記結(jié) 論，生搬硬套，應(yīng)從閉合電路歐姆定律來理解，電動勢等于開 路時的路端電壓，即圖象中對應(yīng)電流為零時的路端電壓為電源 電動勢，而電壓為零時的電流為外電路短路時的電流.,【觸類旁通】,(2016 年黑龍江牡丹江檢測)為了測量一節(jié)干電池的電動勢 和內(nèi)阻，某同學(xué)采用了“伏安法”，現(xiàn)備有下列器材：,a.被測干電池一節(jié),b.電流表 1：量程 00.6 a，內(nèi)阻 r0.3 c.電流表 2：量程 03 a，內(nèi)阻約為 0.1 d.電壓表 1：量程 03 v，內(nèi)阻未知 e.電壓表 2：量程 015 v，內(nèi)阻未知 f.滑動變阻