实验十：测定电源的电动势和内阻.ppt

(2)作图法：在坐标纸上以 I 为横坐标、U 为纵坐标，用测
出的几组 I、U 值，画出 U－I 图象．如图 S10－2 所示，所得直
线的纵截距即为电动势的值，图线斜率的绝对值即为内阻 r 的
值．
2019-8-29
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2．实验步骤 (1)电流表用 0.6 A 量程，电压表用 3 V 量程，按图连接好 电路． (2)把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端． (3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录 一组数据(I、U)，用同样方法测量几组 I、U 值，记录在表格中． (4)断开开关，整理器材. (5)处理数据，用公式法或作图法求出电源的电动势和内阻 的阻值.
应该选用的仪器是__________(填器材前面的选项字母)．
2019-8-29
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实验次数 1 2 3 4 5 6 U/V 2.70 2.50 2.30 2.00 1.80 1.62 I/A 0.08 0.16 0.25 0.36 0.45 0.50
一个学生用以上仪器测得如上表所示数据，根据这些数据，
的电流表的示数如图 S10－10 所示．处理实验数据时，首先计算
出每个电流值 I 的倒数1I；再作 R－1I坐标图，如图 S10－11 所示，
图中已标注出了1I ，R的几个与测量对应的坐标点．请你将与图
S10－10 实验数据对应的坐标点也标注在图 S10－11 上．
2019-8-29
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(2)请在虚线框内画出实验原理图．
(3)写出要记录的数据，用记录的实验数据写出这节干电池 的电动势和内阻的表达式．
2019-8-29
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答案：(1)D (2)如图 51 所示． (3)改变滑动变阻器 R 的阻值，读出两组电流表 A 的电流值 和对应的电流表 G 的电流值，分别记为 IA1、IG1，IA2、IG2.. 这节干电池的电动势和内阻的表达式分别为
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图 S10－11 (3)在图 S10－11 上把描绘出的坐标点连成图线．
(4)根据图 S10－11 描绘出的图线可得出这个电池的电动势
E＝________V，内阻 r＝________Ω.
2019-8-29
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解析：(1)先设计实验电路图，然后再根据电路图连线．由欧 姆定律 E＝I(R＋r)知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解 出电源电动势和内阻．因此，直接将可变电阻和电流表串联在电
C．将开关 S 闭合，逐渐调节 R 使电流表指针有足够的偏 转，记下此时__电__阻__箱__的__阻__值____和__电__流__表__的__示__数____．
D．改变 R 的阻值测出几组 I 随 R 变化的数据，由 R＝EI － r 作出 R－1I的图线如图 S10－13 所示．
2019-8-29
(1)请根据测定电动势 E 和内阻 r 的要求，设计图 S10－9 中器件的连接方式，画线把它们连接起来.
2019-8-29
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图 S10－9
图 S10－10
(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，并作记录．当电阻箱的阻值 R＝2.6 Ω 时，其对应
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(2)用图象法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差． (3)由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结 果 E测<E真，r测<r真．定性分析如下(参考电路原理图 S10－1)： 由于电压表的分流，电流表的测量值偏小，而且随着 U 越大， 电流表的测量值偏小越多．当 U＝0 时，电流表的测量值等于 真实值(这时要求电流表是理想的)．据此作出如图 S10－3 所示 的真实和测量的 U－I 图线，由图不难看出，E、r 的测量值均 小于真实值．
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1．(潮阳 2012 届高三模拟)某同学利用电流表和电阻箱测 量电池组的电动势和内阻，实验原理如图 S10－12.
图 S10－12
(1)实验的主要步骤如下：
A．检查并调节电流表指针指零，将开关 S 断开，按照电
路图连线．
2019-8-29
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B．调节电阻箱 R 的阻值至___最__大__值_____．
2019-8-29
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答案：(1)如图 52 所示． (2)如图 53 所示． (3)如图 53 所示． (4)1.5 0.3
图 52
2019-8-29
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备考策略：在测电源电动势和内阻的实验中，应用图象处理
实验数据考得比较多，一般是用伏特表和安培表配合测量电动势
和内阻，变化量是 U 和 I，由闭合电路欧姆定律变形得 U＝E－Ir， 所以用 U－I 图象，图象与 U 轴截距表示电动势，图象斜率等于内 阻 r.电阻箱与安培表配合测量电动势和内阻，变化量是 R 和 I，由
(1)在虚线框内画出实验电路图，并用笔画线做导线将所给
器材连接成实验电路．
2019-8-29
图 S10－8
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(2)写出要记录的数据，用记录的实验数据写出这个电池组 的电动势和内阻的表达式．
答案：(1)如-8-29
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(2)改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压 值，分别记为 R1、U1，R2、U2.
闭合电路欧姆定律变形得 R＝E·1I－r，所以用 R－1I图象，在 R 轴 的截距是－r，斜率为电动势 E.电阻箱与伏特表配合测量电动势和
内阻，变化量是 R 和 U，由闭合电路欧姆定律变形得U1 ＝Er ·R1＋E1， 所以用U1 －R1图象，在U1 轴的截距是E1，斜率为Er .
2019-8-29
(3)测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些．用方 程组求解，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组，第 2
和第 5 为一组，第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值，再求平 均值．
2019-8-29
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(4)画 U－I 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各
B．电流表 G(满偏电流 3.0 mA，内阻 Rg＝10 Ω) C．电流表 A(量程 0～0.6 A，内阻约为 0.5 Ω)
D．滑动变阻器 R(0～20 Ω，10 A)
E．滑动变阻器 R′(0～100 Ω，1 A)
F．定值电阻 R3＝990 Ω G．开关和导线若干
2019-8-29
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(1)为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选 用的滑动变阻器是________(填器材前面选项字母)．
在图 S10－6 所示坐标轴上画出 U－I 图象，从图中可得出电源
电动势为______V，内阻为________Ω.
2019-8-29
图 S谢10谢－您的6观赏
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答案：A、C、E 如图 48 所示 2.9 2.4
图 48
2019-8-29
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2．(2011 年广东龙山中学期末)测量电源电动势和内阻的器
2019-8-29
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二、测电源电动势和内阻的其他方法 1．用电流表、电阻箱测量 (1)电路图：如图 S10－4 所示．
图 S10－4
(2)原理：根据闭合电路的欧姆定律得 E＝IR＋Ir，改变电
阻箱的阻值就能得到 R、I 数据，利用两组数据就能求得 E、r，
也可利用多组数据作图象来求解．
这个电池组的电动势和内阻的表达式分别为 E＝UR12－R1R－2UU11RU22，r＝UU12－ R1－U2UR1R1R22.
2019-8-29
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4．在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列 器材：
A．干电池(电动势 E 约为 1.5 V，内阻 r 约为 1.0 Ω)
U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05
2019-8-29
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图 S10－7
2019-8-29
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答案：如图49甲和乙所示 1.46 V 0.71 Ω
图49
2019-8-29
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题组2
测电源电动势和内阻的其他方法
3．利用如图 S10－8 所示的一个电压表、一个电阻箱和一 个电键，测量一个电池组的电动势和内阻．
2019-8-29
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2．用电压表、电阻箱测量 (1)电路图：如图 S10－5 所示．
图 S10－5
(2)原理：根据闭合电路的欧姆定律得E＝U＋—UR r，改变电 阻箱的阻值就能得到 R、U 数据，利用两组数据就能求得 E、r， 也可利用多组数据作图象来求解．
2019-8-29
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实验十：测定电源的电动势和内阻
一、测定电源的电动势和内阻 1．实验原理 (1)公式法：如图 S10－1 所示，改变 R 的阻值，从电压表 和电流表中读出几组 U、I 值，利用 U＝E－Ir 求出几组 E、r 值，最后分别算出它们的平均值.
2019-8-29
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图 S10－1
图 S10－2
2019-8-29
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3．注意事项
(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选 用已使用过一段时间的干电池)．
(2)电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势 E 会明显 下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜超过 0.3 A，短时
间放电不宜超过 0.5 A，因此，实验中不要将 R 调得过小，读电 表示数要快，每次读完应立即断电．
2019-8-29
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易错点 由 U—I 图象求解电动势和内阻
【例题】(双选)如图 S10－14 是某电源的路端电压与电流
的 U—I 图象，下列说法中正确的是( )
A．该电源的电动势是 2.8 V
B．该电源的短路电流是 1.0 A
路中就行．
(2)由电表可读出此时电流为 0.50 A，则坐标为( 2 , 2.6 )． (3)剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的曲线连接起来， 得到一条直线． (4)将欧姆定律的表达式 E＝I(R＋r)变形得 R＝EI －r，由此式 可知，外电阻和电流的倒数呈线性关系．将图中的直线延长，与 纵坐标轴的交点值为－r＝－0.3 Ω，则内阻为 0.3 Ω，直线的斜率 为 k＝E＝5.64－ －22.6 V＝1.5 V.
材如图 S10－7 甲所示，请用实线表示导线，将图甲中器材连成 实验电路，实验时经测量得出的数据如下表．为了减小误差，
请选择适当的刻度，在图乙的方格纸上画出 U－I 图线．利用图
线可求出电源的电动势和内阻分别为________、________.
实验次数 1 2 3 4 5 6
I/A
0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57
图 S10－谢1谢3 您的观赏
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(2) 由图 S10 －13 可求得电动势 E ＝_2_.8_(_2_.6_～__3_._0_) V ， 内阻 r ＝ _1_._0_(0_._6_～__1_.0_)_ Ω.(结果保留两位有效数字)
(3)由于电流表不是理想电流表，所以测得电源内阻比实际 值偏__大____(填“大”或“小”)．
点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去．这
样可使偶然误差得到部分抵消，提高精确度．
(5)计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用公式计
算出电源的内阻 r.
4．误差分析
(1)测量电路存在系统误差．
图 S10－3 中 I真＝I测＋IV，未 考虑电压表的分流．
图 S10－3
2019-8-29
E＝R3I＋A2＋RgIGI2G－1IAIA2－1－IAIG1I1G2 r＝IAR23＋＋IRGg2－IGIA1－1－IGIG21.
2019-8-29
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图 51
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题型 图象法处理闭合电路实验问题
【例题】(2009 年北京卷)某同学通过查找资料自己动手制作 了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势 E 和内阻 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(量程 Ig＝0.6 A，内阻 rg＝0.1 Ω) 和若干导线．
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题组1
测定电源的电动势和内阻
1．在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻
时，除备有被测电池、电键和足够的导线外，还备有下列仪器
可供选择：
A．电流表(0～0.6 A) C．电压表(0～3 V)
B．电流表(0～3 A) D．电压表(0～15 V)
E．滑动变阻器(20 Ω，2 A)
F．滑动变阻器(1700 Ω，0.3 A)