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实验三测电源电动势和内阻
实验三:
测电源电动势和内阻
一、测电源电动势和内阻的方式:
1.伏安法:
用电流表和电压表测电动势和内阻:
滑动变阻器不能选太大的,一样用几十欧的,电压表测的是路端电压。
【考察的最多】
2.安阻法(电流表与电阻箱)测电动势和内阻:
依照闭合电路欧姆定律写出关于R和1/I的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻
3.伏阻法(电压表与电阻箱)测电动势和内阻:
依照闭合电路欧姆定律写出关于1/R和1/U的关系,计算出斜率和截距再计算电动势和内阻
二、常见的考法
1.数据处置:
依照数据描点、连线、画图、求截距和斜率,再计算电动势和内阻【考的很多】
2.仪器的选择:
电流表一样选,电压表一样选3V。
滑动变阻器一样选几十欧。
3.干路中有爱惜电阻时,用等效电源法将爱惜电阻处置掉,再用闭合电路欧姆定律计算表达式。
4.误差分析(考虑电压表内阻和电流表内阻)
【典型例题剖析】
考点1:
伏安法测E,r的实验原理和数据处置
★★[例1]在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中.
(1)备有如下器材
A.干电池1节
B.滑动变阻器(0~20Ω)
C.滑动变阻器(0~1kΩ)
D.电压表(0~3V)
E.电流表(0~A)
F.电流表(0~3A)
G.开关、导线假设干
其中滑动变阻器应选__________,电流表应选__________.(只填器材前的序号)
滑动变阻器应选阻值比较小的,电源内阻较小,不然调剂起来电压转变的范围小。
(2)为了最大限度的减小实验误差,请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.
电压表测;路端电压
(3)某同窗依如实验数据画出的U-I图像如下图,由图像可得电池的电动势为____________V,内电阻为____________Ω.
分析:
滑动变阻器应该选用阻值比电源内阻大几倍的电阻,如此调剂滑动变阻器能够取得多组数据。
若是滑动变阻器阻值比较大,比电源内阻大得多,那么不论怎么调剂滑动变阻器,路端电压(滑动变阻器上分的电压几乎不变),因此,电压的转变范围过小,做出的图象仅局限在很小的范围内。
解析
(1)滑动变阻器的最大值一样为待测电阻的几倍时较好,在该实验中因电源内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应选B.(也能够从便于调剂的角度来分析,应该选择阻值较小的滑动变阻器)
电流表的量程要大于电源许诺通过的电流,关于干电池来讲许诺通过的最大电流一样是A,故需要选择0~A量程的电流表,因此电流表应选E.
(2)电路图如下图.
(3)由题U-I图像可知:
纵截距为V,故电池的电动势为V;内电阻r=
=
Ω=1Ω.
答案
(1)B E
(2)观点析图 (3) 1
考点:
U-I图象读电动势和内阻、滑动变阻器的选择、电流表的选择、伏安法测电动势的电路图。
★★[1-1]用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图(a)所示,一名同窗测得的六组数据如下表所示.
组别
1
2
3
4
5
6
电流I/A
电压U/V
(1)试依照这些数据在图(b)中作出U—I图线.
(2)依照图线求出电池的电动势E=________V,电池的内阻r=________Ω.
答案
(1)观点析图
(2)~都可) ~都可)
解析 此题考查用作图法处置实验数据的能力.作图线时应使尽可能多的点落在直线上,个别偏离太远的点应舍去,图线如下图.由图线与纵轴的交点可得电动势E=V,再读出图线与横轴交点的坐标,,由r=|
|得r≈Ω.
考点:
依照数据作图(剔除掉距离太远的点)
考点2:
安阻法测E,r的实验原理与数据处置
★★【例2】某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势E和内阻r.依如实验数据绘出如图乙所示的R-
图线,其中R为电阻箱读数,I
为电流表读数,由此能够取得E=________,r=________.
解析 由欧姆定律有,E=I(R+r),R=
-r.
由此知题图乙中图线的斜率为电动势E,纵轴截距大小为内阻r.
E=
=V,r=Ω.
答案 V Ω
考点:
安阻法测电阻的大体原理、从图象计算斜率和截距(计算电动势和内阻)
★★[2-1](伏阻法)某同窗利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内电阻,利用的器材还包括定值电阻(R0=5Ω)一个,开关两个,导线假设干,实验原理图如下图.
(1)在图的实物图中,已正确连接了部份电路,请完成余下电路的连接.
(2)
请完成以下要紧实验步骤:
①检查并调剂电压表指针指零;调剂电阻箱,示数如下图,读得电阻值是________;
②将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是V;
电压表与电源直接相连,测量的确实是电源电动势
③将开关S2____________,电压表的示数是V;断开开关S1.
(3)利用测得的数据,计算出干电池的内阻是________(计算结果保留两位有效数字).
答案
(1)如下图
(2)①20Ω ③闭合 (3)Ω
解析
(2)由题图读得电阻箱阻值为R=20Ω;将S1闭合S2断开,电压表示数为电源电动势E=V,再将S2闭合,电压表示数为R两头电压.将电压表视为理想电表,那么干路电流I=
=
A=A
(3)因为I=
,因此r=
-R0-R=(
-5-20)Ω=Ω.
考点:
欧姆定律、闭合电路欧姆定律
点评:
此题就只测了一组数据,电动势用电压表与电源相连后测出,内阻是用闭合电路欧姆定律计算得出。
没有从图象上计算电动势和内阻。
【巩固训练】
1.★★【2016,北京】某爱好小组探讨用不同方式测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。
为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是()
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安培表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器
【答案】D
【解析】A中依照闭合回路欧姆定律可得
,可测量多组数据列式求解,A正确;B中依照欧姆定律可得
,测量多组数据可求解,B正确;C中依照欧姆定律可得
,可测量多组数据列式求解,C正确;D中两个安培表和一个滑动变阻器,由于不明白滑动变阻器的电阻,故无法测量,D错误。
【考点定位】考查了闭合回路欧姆定律的应用
【方式技术】关于闭合回路欧姆定律的应用,必然要注意公式形式的变通,如此题中
,
,
,结合给出的仪器所测量的值,选择或变通相对应的公式。
2.★(多项选择)用图象法计算电动势和内阻时,先要描点,确实是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点,以下说法正确的选项是( )【BCDE】
A.这些点应当准确地散布在一条直线上,即U-I图线应通过每一个点
B.这些点应当大体在一条直线上,由于偶然误差不能幸免,因此U-I图线不可能通过每一个点
C.画U-I图线应当使它通过尽可能多的描出的点
D.不在U-I图线上的点应大致均衡地散布在图线的双侧,个别偏离直线太远的点,应当舍去
E.若是电压的转变范围比较小,为了图像加倍直观,纵轴起点能够不从O开始。
【分析】:
画图中描点需要注意的。
这道题的E选项是改编的!
3.★★(多项选择)在测定电池的电动势和内阻的实验中,有待测电池、开关和导线,配合以下仪器,能够达到实验目的的是()【ABC】
A.一只电流表和一个电阻箱。
B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C.一只电压表和一个电阻箱
D.一只电流表和一个滑动变阻器
【分析】:
这道题考察的是实验原理。
用哪些仪器能够测量电动势和内阻
4.★下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处置方式,其中既减小偶然误差,又直观、简便的方式是()C
A.测出两组I,U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中,即可求出E和r
B.多测几组I,U的数据,求出几组E,r,最后别离求出其平均值
C.测出多组I,U的数据,画出U-I图像,再依照图像求E,r
D.多测出几组I,U数据,别离求出I和U的平均值,用电压表测出开路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
【分析】:
如何来计算电动势和内阻。
5.★“测定电池的电动势和内阻”的实验中,以下注意事项中错误的是()【B】
A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表示数的转变比较明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表【电压表电阻较大,电流表的电阻较小】
C.移动变阻器的触头时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.依如实验记录的数据作U-I图像时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀散布在直线双侧
6.★★某研究性学习小组利用如下图电路测量电池组的电动势E和内阻r.依如实验数据绘出如下图的1/I图线,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,由此能够取得E=___________V,r=___________Ω.
【分析】:
利用电阻箱和电流表测电动势时,依照闭合电路欧姆定律写出电阻R和1/I的函数关系式,斜率表示电动势,截距表示内阻。
没必要记下那个结论,可是要会用闭合电路欧姆定律分析表达式。
【答案】:
(仿佛也等于)
7.★★在测定一节干电池(电动势约为,内阻约为2Ω)的电动势和内阻的实验中,变阻器、电压表、电流表各有两个供选:
A电压表量程为15V,B电压表量程为3V;
A电流表量程为,B电流表量程为3A;
A变阻器为(20Ω,3A),B变阻器为(500Ω,A).
(1)电压表应该选_______(填A或B),这是因为____________________________.
(2)电流表应该选_______(填A或B),这是因为____________________________.
(3)变阻器应该选_______(填A或B),这是因为_____________________________。
【分析】:
滑动变阻器选择比较小的,便于调剂;电流表选量程较小的
【答案】:
B,A,A
8.★★用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图(a)所示,一名同窗测得的六组数据如下表所示.
(1)试依照这些数据在图(b)中作出U-I图线.
(2)依照图线求出电池的电动势E=_______V,电池的内阻r=______Ω.
(3)假设不作出图线,只选用其中两种U和I的数据,可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2
r算出,如此做可能得出误差专门大的结果,选用第____组和第_____组数据,求得的E和r误差最大。
【分析】:
此题要紧考察一下依照数据描点,画图,求出电动势和内阻。
【答案】:
,;3,4
9.★★某同窗用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的其它器材有:
A.电压表V:
0-3-15V
B.电流表A:
;
C.变阻器R1(20Ω,1A);
D.变阻器R2(1000Ω,);
E.电键S和导线假设干。
(1)实验中电流表应选出的量程为_________;电压表应选用的量程为___________;变阻器应选用__________(标明变阻器代号)
(2)依如实验要求画出电路图;
(3)实验测得的6组数据已在U—I图中标出,如下图。
请你依照数据点完成U—I图线,并由图线求出该电池的电动势E=_______V,电阻r=________Ω。
【分析】:
电压表的选取一样都是通过干电池的电动势,电路表选取的量程一样都是,滑动变阻器选阻值比较小的,如此便于调剂。
电路图超级简单,连线,求斜率,计算截距。
【答案】:
3V,,R1;,欧
点评:
考点和考法同2021江苏,多了仪器的选择。
少了描点。
10.★★★【2021·江苏】小明利用如下图的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。
(1)图中电流表的示数为 A。
(2)调剂滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:
U/V
I/A
请依照表中的数据,在方格纸上作出U-I图线。
由图线求得:
电动势E= V;内阻r= Ω。
(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时刻,测量期间一直维持电路闭合。
其实,从实验误差考虑,如此的操作不妥,因为______________________。
【解析】电流表的量程是多少如何判定?
从下表中的电流表的数据能够看出小数点后面几位?
从电流表数据判定,
(1)电流表利用的量程为0~A,因此电流表读数为A。
(2)如何取分度,电压是不是从零开始画
描点连线取得U-I图像,如下图
依照E=U+Ir,图像中纵截距为电动势,因此E=V~都算对),斜率为内阻,因此
r=Ω~都算对)。
(3)干电池长时刻利用后,电动势和内阻会发生转变,致使实验误差增大。
答案:
(1)
(2)U-I图像观点析 ~都算对) ~都算对)
(3)干电池长时刻利用后,电动势和内阻会发生转变,致使实验误差增大
【误区警示】此题要紧的问题是不能准确地构建最合理图像。
如起点的成立,纵坐标起点为,描点时不能精准,连线时对拟合法不能明白得,不能画出误差最小的图线,致使
(2)问失分。
评注:
次题出的中规中距,电路图是讲义中的!
问题是常见问题。
能够作为练习题,平常的练习只截取第二问,专门讲如何描点,画图!
作为一个例题,伏安法测电动势的数据处置。
11.★★★在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同窗涉及了如下图的实物电路。
依如实验数据描点,绘出1/U-R的图像是一条直线。
假设直线的斜率为k,在1/U坐标轴上的截距为b,那么该电源的电动势E=________,内阻r=_________。
(用k、b和R0表示)
【分析】:
这道题主若是为了说明用电压表U和电阻R的关系,依照闭合电路欧姆定律求出E和r的表达式。
【分析】:
3线连接错误,滑动变阻器不起作用;5线连接错误,开关不操纵电压表。
依照U-I图读取E,r
【答案】:
E=3V,r=2
12.★★★给你一个电阻箱、开关及导线等,如何依照闭合电路的欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻。
(1)画出电路图。
(2)实验进程中,将电阻箱拨到Ω时,电压表读数为V;假设将电阻箱拨到如图甲所示的__________Ω时,电压表的读数如图乙所示是__________V。
(3)依照以上实验数据,能够算出该节干电池的电动势E=__________V。
【分析】:
这是一道设计实验题,难度就专门大了!
依照电压表和电阻箱测量电动势和内阻,那个电路图在讲义里是讲过的,应该明白。
再考察了电阻箱和电压表的读数。
然后依照闭合电路欧姆定律,求解电动势E。
整体来讲,此题仍是相当的有难度。
【答案】:
110;
13.★★★【2016四川811分】用如下图电路测量电源的电动势和内阻。
实验器材:
待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),爱惜电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线假设干。
实验要紧步骤:
(i)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
(ii)慢慢减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;
(iii)以U为纵坐标,I为横坐标,做U–I图线(U、I都用国际单位);
(iv)求出U–I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答以下问题:
(1)电压表最好选用_____;电流表最好选用_____。
A.电压表(0~3V,内阻约15kΩ)B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
C.电流表(0~200mA,内阻约2Ω)D.电流表(0~30mA,内阻约2Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发觉电压表示数增大。
两导线与滑动变阻器接线柱连接情形是_____。
A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两头接线柱
B.两导线接在滑动变阻器金属杆两头接线柱
C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______,r=______,代入数值可得E和r的测量值。
【答案】
(1)A、C
(2)C(3)ka;
考点:
伏安法测电动势和内阻、电压表与电流表的选取、滑动变阻器的接法(很少考)、依照斜率与截距计算电动势与内阻(有爱惜电阻)、等效电源法
14.★★★(2017·济宁质检)教师要求同窗们测出一待测电源的电动势及内阻,所给的实验器材有:
待测电源E,定值电阻R1(阻值未知),电压表V(量程为V,内阻专门大),电阻箱R(0~Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线假设干。
某同窗连接了一个如图甲所示的电路,他接下来的操作是:
①拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如图乙所示的位置后,将S2接到A,闭合S1,记录下对应的电压表示数为V,然后断开S1;
②维持电阻箱示数不变,将S2切换到B,闭合S1,记录现在电压表的读数(电压表的示数如图丙所示),然后断开S1。
(1)请你解答以下问题:
图乙所示电阻箱的读数为______Ω,图丙所示的电压表读数为______V。
由此可算出定值电阻R1的阻值为______Ω。
(2)在完成上述操作后,该同窗继续以下的操作:
将S2切换到A,多次调剂电阻箱,闭合S1,读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图丁所示的
-
图象。
由此可求得该电池组的电动势E及内阻r,其中E=________V,电源内阻r=________Ω。
分析:
开关接A时,电压表测R的电压,开关接B时,电压表测R与R1的总电压。
依照串联电阻分压求出R1的阻值。
等效电源法把R1等效到电源内部,依照闭合电路欧姆定律写出1/U与1/R的函数关系,求出电动势内内阻
解析:
(1)电阻箱的读数等于各挡位的电阻之和,为Ω;电压表读数应估读一名,为V;依照部份电路欧姆定律可得
=
。
解得R1约为Ω。
(2)由图象可知当R无穷大时,R两头的电压近似等于电源的电动势,即
=V-1,解得E≈V;依照欧姆定律可得
=
,解得r≈Ω。
答案:
(1)
(2)
考点:
电路识别、串联电阻分压关系、闭合电路欧姆定律、付阻法测电阻
15.★★★【2021北京】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻
。
要求尽可能减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)现有电流表(0~、开关和导线假设干和以下器材:
A.电压表(0~15V)
B.电压表(0~3V)
C.滑动变阻器(0~50Ω)
D.滑动变阻器(0~500Ω)
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。
(选填相应器材前的字母)
(3)某位同窗记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
电流I/A
(4)依照(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生转变。
图3的各示用意中正确反映P-U关系的是 。
分析:
输出电压为零时,电源输出功率为零,输出电压等于电源电压一半时(内电压等于外电压),输出功率为最大,再增大电阻,路端电压变大,输出功率变小(事实上问的是电源输出功率随着外电阻的转变关系)
【解析】
(1)干电池的内阻较小,电压表的分流作用能够忽略,因此选甲图电路。
(2)依据平安、精准、方便的原那么:
电源电压为一节干电池,大约为V,因此电压表应选B;滑动变阻器串联在电路中,其阻值应选与待测电阻阻值(大约几欧)相当的,应该选C。
(3)先描点,再作图,第四个点误差较大,应该舍去,如下图。
(4)U轴的截距为电动势,为,直线的斜率为内阻r=
=
Ω≈
Ω。
(5)随着U的增大,外电阻是不断增大的,当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时,电源的输出功率最大;当U与E相等时,那么意味着外电阻为无穷大,处于断路状态,电路中电流为零,现在电源输出功率P为零,C正确。
答案:
(1)甲
(2)B C (3)观点析 (4)
(5)C
【误区警示】此题计算斜率时容易写成r=
=
Ω而犯错,缘故是没有看清U轴起点并非是0,应该写成r=
=
Ω才可;判定P-U关系时容易错选D,缘故是没有考虑到U=E时外电路已断路,输出功率P必然为零。
考点:
伏安法测电动势和内阻、仪器的选择、作图(不描点)、看截距求斜率、输出功率随这路端电压转变关系。
16.★★★【2021新课标I】利用如图甲所示电路,能够测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:
待测电源,电阻箱R(最大阻值Ω),电阻R0(阻值为Ω),电阻R1(阻值为Ω),电流表
(量程为200mA,内阻为RA=Ω),开关S。
实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调剂电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;
③以
为纵坐标,R为横坐标,作
图线(用直线拟合);
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答以下问题:
(1)别离用E和r表示电源的电动势和内阻,那么
与R的关系式为 。
(2)实验取得的部份数据如下表所示,其中电阻R=Ω时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表。
答:
① ,② 。
R/Ω
I/A
①
I-1/A-1
②
(3)在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,依照图线求得斜率
k= A-1Ω-1,截距b= A-1。
(4)依照图线求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。
分析:
写闭合电路欧姆定律时需要注意:
电流表测的不是总电流,需要把电流表的读数转化为总电流(3I),然后依照欧姆定律写出1/I--R的表达式
【解题指南】此题要第一利用闭合电路欧姆定律得出I与R的函数关系,然后变形成y=kx+b如此的一次函数。
【解析】此题考查了测量电源电动势和内电阻。
(1)电流表电阻是R1的2倍,因此干路电流为3I,依照闭合电路欧姆定律
代入数据,化简得
。
(2)电流表每小格表示2mA,因此电流表读数是A,倒数是A-1。
(3)依照坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=Ω-1,截距b=。
(4)斜率
因此
V,截距
。
答案:
(1)
(2) (3)(或在~之间) (或在~之间) (4)(或在~之间) (或在~之间)
考点:
闭合电路欧姆定律、串并联电路关系、看图计算斜率与截距、计算电动势和内阻
17.★★★【2021福建】某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计
改装的电流表
为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为Ω的定值电阻。
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- 实验 电源 电动势 内阻