1、第4讲,实验：测定电源的电动势和内阻实验：练习使用多用电表,考点 1,测定电源的电动势和内阻,1实验原理(1)公式法：如图 841 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 UEIr 求出几组 E、r 值，最后分别算出它们的平均值.,图 841,图 842,(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 UI 图象如图 842 所示，所得直线跟纵轴的交点即为电动势的值，图线斜率的绝对值即为内电阻 r 的值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
2、的一端,(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，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动势和内电阻的,值.,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,(3)测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些用方程组
3、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,(4)画出 UI 图，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这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度,(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 841 中 I 真I 测IV，,未考虑电压表的分流,图 843,(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
4、E 真，r 测r 真，定性分析如下(参考电路原理图 841)：,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 U0 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 843 所示的真实和测量的 UI 图线，由图不难看出，E、r 的测量值均小于真实值,1在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内电阻时，除备有被测电池、电键和足量导线，还备有下列仪器可供选择：,A电流表(00.6 A)B电流表(03 A)C电压表(03 V)D电压表(015 V),E滑动变阻器(20 ，2 A),F滑动变阻器(1700 ，0.3 A),应该选用的仪器是(写
5、出前面的字母)_.,一个学生用以上仪器测得如上表所示数据，根据这些数据，在图 844 所示坐标轴上画出 UI 图象，从图中可得出电源电动势为_V；内电阻为_.,图 844,图 33,答案：A，C，E,如图 33 所示,2.9 2.32.6,2(2011 年广东龙山中学期末)测量电源电动势和内电阻的器材如图 845 甲所示，请用实线表示导线，将图甲中器材连成实验用电路，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 UI 图线利 用 图 线 可 求 出 电 源 电 动 势 和 内 电 阻 分 别 为 _ 、_.,图 845,图 34,答案：如图 34 甲和乙所示
6、,1.46 V,0.72 V,考点 2,测电源电动势和内阻的其他方法,1用电流表、电阻箱测量如图 846 所示，改变电阻箱电阻，记录对应的电阻值 R和电流表读数 I，由 EIRIr，将测得的两组数据代入得到方程组，可解得 E 与 r.,图 846,2用电压表、电阻箱测量,如图 847 所示，改变电阻箱电阻，记录对应的电阻值 R,和电压表读数 U，由 E ，将测得的两组 R、U 数据代入得,到方程组，可解得 E 与 r .,图 847,3利用如图 848 所示的一只电压表、一个电阻箱和一,个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻,(1)画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成,实验电路,(
7、2)写出要记录的数据，用记录的实验数据写出电动势和内,电阻的表达式,图 848,答案：(1)如图 35 甲和乙,甲,乙,图 35,(2)改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1，R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，,考点 3,练习使用多用电表,1多用电表的构造多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程外形如图 849 所示,图 849,2测量原理,I,E RgrR0Rx,E ，则 Rx (RgrR0)I,指针偏转的角度与通过表头的电流大小成正比，但被测电阻的大小与流过表头的电流大小所成的关系如上，既不成正比，也不成反比,图 8410,
8、3使用多用电表时首先应该根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指向左端零刻线使用欧姆挡时，还应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右端零刻线处欧姆挡的使用如下：,(1)选挡一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计,值为 200 ，就应该选10 的倍率,(2)调零,(3)将红黑表笔接被测电阻两端进行测量(4)将指针示数乘以倍率，得测量值,(5)将选择开关扳到 OFF 或交流电压最高挡,用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；,如果指针偏转角度太大，应减小倍率,4(2011 年宁夏银川一中月考)实验室新进了
9、一批低电阻的电磁螺线管，同学们设计了一个试验来测算螺线管的电阻他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、导线和学生电源等,(1)他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下,三个步骤：,将红表笔插入多用电表的 插孔(正、负)、黑表笔插入多用电表的 插孔(正、负)；选择电阻档“1”； ；把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的,示数如图 8411 所示，读数为,.,4,图 8411,将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零,正,负,(2)根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从下图中的 A、B、C、D 四个电路中选择 电路来测量金属丝电阻,D,
10、【例 1】(2011 年广州调研)用多用电表测未知阻值的电阻按正确步骤操作后，测量结果如图 8412 所示，读出其阻值大小为_.为了使多用电表测量的结果更准确，必须进行如下操作：,a将选择开关打到_挡；,b将_，_，进行欧姆调零；c把电阻接在两表笔之间进行测量并读数；d测量完毕将选择开关打到_挡,1 000,100,红黑表笔短接,调节调零旋扭,OFF,热点1 多用电表欧姆挡的使用与读数,图 8412,解析：欧姆挡的读数是：表盘上的读数(本题中读为 100) 欧姆挡的倍率(本题中10)，所以读数为 1 000 .欧姆挡中任何一个倍率挡都能从零到无穷大读数，但指针在中间位置读数精确度高，所以要选择
11、不同的倍率挡使指针指在表盘的中间 位置，该题中读数大，应提高一挡，所以将选择开关打到100挡欧姆挡测电阻时，每换一个挡都要进行欧姆调零，即红黑表笔短接，旋动欧姆调零旋扭使指针对到 0 位置选择开关 旋到欧姆挡时与多用电表内部电源接通，所以测量完毕将选择开关打到 OFF 挡(没有 OFF 挡的打到最大交流电压挡),欧姆挡测电阻时操作要注意：,(1)选择合适的倍率，使指针指在表盘的中间位置,(2)每换一挡都要进行欧姆调零，即红黑表笔短接，旋动欧,姆调零旋扭使指针对到 0 位置,(3)测量完毕将选择开关打到 OFF 挡(没有 OFF 挡的打到最大交流电压挡)与内部电源断开(多用电表长期不用要把电池取
12、出)欧姆挡的读数是：表盘上的读数欧姆挡的倍率,1(2011 年广州一模)某同学测量一节干电池的电动势和内阻时，用 aa、bb、cc、dd、de 和 fb共 6 根导线连成如图 8413 甲所示的实验电路图,图 8413,(1)请根据电路图在图乙的实物图中完成余下电路的连线(2)如果这 6 根导线中仅有一根内部断了，其它器材及连接均完好，现闭合开关，发现电流表、电压表的示数均为零，由,此可以肯定内部没有断的导线有 de、fb和,.,(3)闭合开关的情况下，要求用多用表对逐根导线进行排査并找出断导线，正确的操作是：将选择开关旋至_挡(填“10”、 直流电压 2.5 V”或“直流电流 10 mA”)
13、、把_(选填“红”或“黑”)表笔固定在 a 点，另一支表笔依次接 a、b、c、d.如果某次检测时，表盘指针如图丙所示，其读数为_,答案：(1)如图 36.(2)cc,(3)直流电压 2.5 V,红,1.40 V,图 36,【例 2】(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 和内电阻 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 ，可当标准电阻用)、一只电流表(量程 Ig0.6 A，内阻 rg0.1 )和若干导线,(1)请根据测定电动势 E 和内电阻 r 的要求，设计图 84,14 中器件的连接方式，画线把它们连接起来
14、.,图 8414,图 8415,图 8416,(3)在图 8416 上把描绘出的坐标点连成图线,(4)根据图 8416 描绘出的图线可得出这个电池的电动,势 E_V，内电阻 r_.,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 EI(Rr)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路中就行(见图 8417),(2)由电表可读出此时电流为 0.50 A，则坐标为(2,2.6),再在坐标纸上描出该点(见图 8418),(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(见图 8418)E(4)将欧姆定律的表达式
15、EI(Rr)变形得 R r，由此I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r0.3 ，则内电阻为 0.3 ，直,线的斜率为 kE,5.62.642,V1.5 V.,图 8417,图 8418,2(2011 年湖北宜昌调研)现有一特殊的电池，其电动势 E约为 9 V，内阻 r 在 35 55 范围，最大允许电流为 50 mA.为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图 8419 甲所示的电路进行实验图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计，R 为电阻箱，阻值范围为 09 999 ，R0 是定值电阻,图 8419,(1)实验室备有的保护电阻 R0 有以下几种
16、规格，本实验应选用(,),A10 ，2.5 WC150 ，1.0 W,B50 ，1.0 WD1 500 ，5.0 W,(2)该同学接入符合要求的 R0 后，闭合开关 S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数 U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙所示的图线则根据该同学所作的图线可知图象,的横坐标与纵坐标的比值表示,.,(3)根据乙图求得该电池的电动势 E 为_V，内电阻 r为_.,答案：(1)C,(2)回路中的电流,(3)10 50,易错点：由 UI 图象判断电源的短路电流【例 1】(双选)如图 8420 是某电源的路端电压与电流,),AD,的 UI 图象，下列说法中正确的是(,图 84
17、20,A该电源的电动势是 2.8 VB该电源的短路电流是 1.0 AC该电源的内电阻是 2.8 D该电源的内电阻是 0.8 ,在做测电源电动势和内电阻实验中，由于干电池的内阻较小，斜率太小，所以描点及所连线的下部空间得不到利用，误差太大，为此，可使纵坐标(U 轴)不从零开始，把坐标比例放大，以减小误差，所以这样画出的图线与横轴(I 轴)的交点并不是路端电压为零时的电流，即不是短路电流但与纵坐标(U 轴)的交点表示电流为零时的电压，即还是表示电动势 E.对于电源的 UI 图象，应正确地理解其物理意义，不能死记结论，生搬硬套应从闭合电路欧姆定律来理解，电动势等于开路时的路端电压，即图象中对应电流为零时的路端电压为电源电动势，而电压为零时的电流为外电路短路时的电流,1用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内阻 r，如图8421 是某电源的路端电压 U 随干路电流 I 的变化图象根据 图 线 得 出 电 池 的 电 动 势 E _V ， 内 阻 r _， 此电源的短路电流 I 短_A.,图 8421,答案：1.5,1.0 1.5,
