测定电源的电动势和内阻过程及例题详细讲解

测定电源的电动势和阻 【考纲知识梳理】【考纲知识梳理】 一、实验目的一、实验目的 1.测定电池的电 动势和电阻。 二、实验原理二、实验原理 E 1  I 1r U1  1、如图所示电路，只要改变外电路R 的阻值，测出两组I、U 的数值，代人方程组：就 E  I r U 22  2 可以求出电动势 E 和阻 r．或多测几组 I、U 数据，求出几组 E、r 值，最后分别算出它们的平均值． 此外还可以用作图法来处理实验数据，求出 E、r 的值．在标坐 纸上， I 为横坐标， U 为纵坐标， 测出几组 U、 I 值， 画出 U—I 图像， 根据闭合电路的欧姆定律U=E—Ir，可知 U 是 I 的一次函数，这个图 像应该是一条直线．如图所示，这条直线跟纵轴的交点表示电源电动 势，这条直线的斜率的绝对值，即为阻r 的值。 2、电源的电动势和阻的实验的技巧 （1）前，变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大；要测出不少于6 组 I、U 数据，且变化围大些，用方 程组求解时，1 与 4、2 与 5、3 与 6 为一组，分别求出 E、r 的值再求平均值． （2）电池的路端电压变化明显，电池的阻宜大些（选用已使用过一段时间的1 号干电池） ． （3）I 图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的舍去不予考虑， 以减少偶然误差．本实验由于干电池阻较小，路端电压 U 的变化也较小，这时画 U—I 图线时纵轴的刻度 可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流． （4）在大电流放电时极化现象较严重，电动势 E 会明显下降，阻 r 会明显增大．故长时间放电不宜超过 0．3A．因此，实验中不要将电流I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 （5）还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定． 3、电源的电动势和阻的误差分析：] （1）读完电表示数没有立即断电，造成E、r 变化； （2）路存在系统误差，I 真=I测十 IV 未考虑电压表的分流； （3）象法求 E、r 时作图不准确造成的偶然误差． 三、实验器材三、实验器材 待测电池，电压表( 0-3 V ),电流表（0-0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。 【要点名师精解】【要点名师精解】 一、实验步骤一、实验步骤 1．电流表用 0.6A 量程，电压表用 3V 量程，按电路图连接好电路。 2. 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U 的值。 4. 打开电键，整理好器材。 5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和电阻的值。 6、注意事项 （1）电池的路端电压变化明显，电池的阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1 号干电池。 （2）电池在大电流放电时，电动势E 会明显下降，阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜超过 0.3A，短时 间放电不宜超过 0.5A。因此，实验中不要将I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 （3）读出不少于 6 组 I、U 数据，且变化围要大些，用方程组求解时，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 值再平均。 （4）作 U-I 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧个别偏离直线太远的 点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。 （5）电池阻较小时路端电压 U 的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画 U-I 图线时，纵轴的 刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I 必须从零开始）。但这时图线和 横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴 的刻度不从零开始。 【感悟高考真题】【感悟高考真题】 1.1.(2010(2010·物理··物理·1010））在测量电源的电动势和阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程 较小，某同学涉及了如图所示的实物电路。 （1）试验时，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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 11 R图像是一条直线。 若直线的斜率为 k，在 坐标轴上的截距为 b， UU 则该电源的电动势 E= ▲，阻 r= ▲（用 k、b 和 R0表示） 答案：答案： 10.10. (2010(2010·物理··物理·29)29)某同学利用 DIS，定值电阻R0、电阻箱R 1 等实验器材测量电池 a 的电动势和阻， 实验装置如图 1 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图 2 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 势和阻，得到图 2 中的图线 b. （1）由图线 a 可知电池 a 的电动势Ea=______V，阻ra=____。 （2）若用同一个电阻 R 先后与电池 a 及电池 b，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a_____b（填“大于” 、 “等于”或“小于” ） 。 解析： （1）根据E U  U11r11 r，得• ，图象 a，截距 b=0.5( )，斜率 k=0.25()，所以 RUEERVV 电动势E  1  2V ，阻 r=E·k=0.5Ω。 b 1 V  )， 电动势E b  5V， 阻r b  0.7，E a ＜Eb， V （2） 从图象可知： 截距b b  0.2()， 斜率k b  0.13( 2 UIRE Rr a ＜r b ，电池的输出功率p  pp ，得小于；电池的效率，得a大于b。 ab  EIRrRr  本题考查用伏阻法（电压表和电阻箱）测电源的电动势和阻，图像法，以及电源的输出功率及效率。 难度：难。 3、 （2009 理综，21Ⅱ，6 分）用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和阻。电池的阻较小，为了 防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可 供使用的实验器材还有： （a） 电流表（量程 0.6A、3A） ； （b） 电压表（量程 3V、15V） （c） 定值电阻（阻值 1、额定功率 5W） （d） 定值电阻（阻值 10，额定功率 10W） （e） 滑动变阻器（阴值围 0--10、额定电流 2A） （f） 滑动变阻器（阻值围 0-100、额定电流 1A） 那么 （1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0应选择的定值电阻，R 应选择阻值围是的滑动变阻器。 （2）引起该实验系统误差的主要原因是。 【解析】由于电源是一节干电池（1.5V） ，所选量程为3V