高二物理测定电源电动势和内阻

约为 8V ，短路电流约为 4mA ，为了精确测出它的电 动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有： A. 电流表, 量程5mA，内阻约10Ω B. 电流表, 量程20mA，内阻约40Ω C. 电压表, 量程5.0V，内阻约5kΩ V D. 电压表, 量程15V，内阻约15kΩ A E. 滑动变阻器电阻4 kΩ F. 滑动变阻器电阻40 kΩ (1) 为使实验尽可能方便、准确 ，应选用上述仪器中 的 （用所给器材的代号填写）. ACE (2) 在虚线框内画出电路图. (3)该电路测得的电源电动势和真实值相比较 相等 。 测得的内电阻和真实值相比较 偏大 。(填偏大、偏小 或相等)
V
A
图甲
图乙
1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8
I/A
0 0.1 0.2 0.3 0.4
图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ω
r=1.85-RA=0.85 Ω
2002年河南卷12、 （ 8 分）现有器材：量程为 10.0mA、 内阻约 30—40Ω 的电流表一个，定值电阻 R1=150Ω ， 定值电阻R2=100Ω ，单刀单掷开关K，导线若干。要 求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电 动势。 （1）按要求在实物图上连线。 （2） 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表 达式为= ，式中各直接测得量的意义是： .
A
U
U1
v
所以内电阻的测量值小于真实值。
I
IA I1
伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2： 2.安培表外接在并联电路之外的电路: 解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：
V 式中的 I 是通过电源的电流， A U应是路端电压, U路= UA + UV = ( I RA +UV) 可见I 越大，差值 I RA就越大， I=0时差值为0 实际的U-I图线如图虚线示： E真 E U ∴ E测 =E真 r测 > r真
v
E、r S
05年南通质量检测一12、 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内 阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压 表(0-3V,3kΩ),电流表(0-0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有 R1(10Ω 2A)和 R2(100Ω 0.1A)各一只; (1)实验中滑动变阻器应选用 R1 (选填R1或R2). (2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路. (3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的 U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= 1.50 V; 内阻r= 0.85 Ω. U/V
电源电动势和 内 阻 的 测 定
电源电动势和内阻的测定
测定电动势内阻电路 用电流表和电压表测E、r
2001年上海卷16、 05年南通质量检测一12、 2002年河南卷12、 2004年广东卷12、
伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：
05年扬州质量检测二12、 05年徐州市第二次质量检测12、 05年南通质量检测一12、 2005年全国卷Ⅰ 22 (2)、 05年苏锡常镇一模12、 2006年天津理综卷22(3)、 2006年广东卷12、 2006年江苏卷13、 例1、
伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2：
测定电动势内阻电路
A
v
A
U1=E-I1r
U2=E-I2r
E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r) E= U1 + U1r / R1
v
E= U2 + U2r / R2
用电流表和电压表测E、r
实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律： E=U+Ir ，本实验 电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实 际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为 了减小这个系统误差， 滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用 的电压表的内阻应该大一些。 为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用UI 图象处理实验数据.将点描好后,用直尺画一条直线,使尽可能多的 点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表 的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小. 这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E (对应的I=0) , 斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。
U2 U3 U3 R Rx
R S1 a E r Rx b S2 R
U3 R x R U2 U3
Rx U2 R Rx
V
V
E r
V
图a
U3
E r
图b
伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1： 1.安培表内接在并联电路之内的电路: 解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：
A
式中的U是路端电压, I 应是通过电源的电流，
U/V 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 I/A 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
a
0
(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误 差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器 中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上. E· 应选取的电路是 C ,滑动变阻器应选取
该电路适用于滑动变阻器阻值很大 (电源内阻很大)的情况. U路 UV
若将电流表的内阻并入电池中，则U路和 I I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了, 测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。 U路= E- I (RA +r) = E- I r '
I
05年徐州市第二次质量检测12、 某同学在实验室先后完成下面二个实验： ①测定一节干电池的电动势和内电阻； ②描绘小灯泡的伏安特性曲线． (1)用①实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线, 实验所测干电池的 电动势为 1.50 V, 内电阻为 0.75 Ω.
E．总阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器 F．总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器 G．总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
L
A
R
L
A
A
V

V
V
V
R
E r S A
E r S B
E r S C
E r S D
上页
下页
(3)将实验②中得到的数据在实验①中同一U-I坐标系 内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验① 中的电池与实验②中的小灯泡组成闭合回路，此时小 灯泡的实际功率为 0.72±0.02W ， 若将两节与实验①中相同的干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路， U/V 3.0 则此时小灯泡的 c 电压为 0.85～0.88V ， 2.5 2.0 实际功率为 1.2～1.3W . b 1.5 a 解：P =0.60×1.20=0.72W
V A
图甲 图乙
1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8
I/A
0 0.1 0.2 0.3 0.4
图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ω
r=1.85-RA=0.85 Ω
2005年全国卷Ⅰ 22 (2)、 （2）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约 为1.5Ω）。 器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A （具有一定内阻），固定电阻 R=4Ω ，滑线变阻器 R′ ，电键K，导线若干。 ①画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给 出的符号或字母标出。 ②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1； 当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出 U 2 U1 I1U 2 I 2U1 E= ， r= R 。 I1 I 2 I1 I 2 A R′ （用I1，I2，U1，U2及R表示）
R
a S1 S2 b Rx V
画出电路图如图示：
R Rx b S2 a
S1
V
E
E r
解：①S1断开，S2接到a 端，记下电压表的读数U1； 由于电压表内阻极大，所以 E=U1
② S2仍接到a 端,闭合S1,记下电压表的读数U2,如图a示 ③ S1仍闭合,S2接到b端,记下电压表的读数U3.如图b示
V
①实验电路原理图如右图示。
K B
R
05年苏锡常镇一模12、 现有一种特殊的电池,它的电动势为E,约为9V,内阻约为 50Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定 这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电 路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不 考虑,R为电阻箱,阻值范围0-9999Ω ,R0是定值电阻,起保 护电路的作用 (1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格: A. 10Ω , 2.5W B. 100Ω , 1.0W C. 200Ω ,1.0W D. 2000Ω, 5.0W R0 S 本实验应选哪一种规格? 答: ( C )
① ②
R1 R2
联立① ②解得
I1 I 2 E R2 I1 I 2
R1
mA
mA
注意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电 流表的量程，所以用 R1和R2串联接入电路。
2004年广东卷12、 (12分)图中R为已知电阻， Rx为待测电阻，
S1为单刀单掷开关， S2为单刀双掷开关， V为电压表 （内阻极大）， E 为电源（电阻不可忽略）。现用图 中电路测量电源电动势及电阻Rx （1）写出操作步骤： （2）由R及测得的量,可测得 E＝ ，Rx = .
R1 R2
R1
R2
[解答]： （ 1 ）连图：左图只用 R1 接入电路；右图 用R1和R2串联接入电路。 I1I 2 R2 I1是外电阻为R1时的电流， （ 2） I1 I 2 I 是外电阻为R 和R 串联时的电流.
2 1 2
测量原理：
E=I1（R1+ Rg+ r） E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r）
I实= IA + IV = (IA +U/RV) 可见U越大，差值(I实- IA )就越大， U=0时，差值(I实- IA )也为0，