高中物理 實(shí)驗(yàn) 測量電源的電動勢和內(nèi)阻學(xué)案(含解析)粵教版選修3-1

1、案例6學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測定電源供應(yīng)裝置的電動勢和內(nèi)阻指定學(xué)習(xí)目標(biāo)位置 1。知道測量電源供應(yīng)裝置電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)一步感受電流引起的電源端子電壓的關(guān)系。2。通過實(shí)驗(yàn)過程，熟悉實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)習(xí)根據(jù)圖像合理外延處理數(shù)據(jù)的方法。一、測量電路設(shè)計設(shè)計理念：圖1如圖1所示，無需通過測量U內(nèi)部。只要移動滑動電阻器的接觸測量U外部和通過電源供應(yīng)裝置的電流I，就可以實(shí)現(xiàn)閉合電路歐姆定律方程組的構(gòu)建。E=u1 i1r E=U2 i2r 、樣式能找到電源供應(yīng)裝置的電動勢e和內(nèi)阻r。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備正在測試的電池部分，電流表(0-0.6a)，一個電壓表(0-3v)，一個滑動電阻器，一個開關(guān)，導(dǎo)線數(shù)。三、數(shù)據(jù)處理1.方法1

2、:充分利用實(shí)驗(yàn)測量的I，U數(shù)據(jù)。通過上述方程式找到組，更多e，r值集，然后求平均值。2.方法2: (1)在本實(shí)驗(yàn)中，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，一般用圖解法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即根據(jù)多個組測量的U，I值用作U-I圖像。(2)延伸圖形的兩側(cè)?？v軸截距表示打開狀態(tài)，其縱坐標(biāo)為電池電動勢E。(3)水平軸截斷點(diǎn)圖2(公路結(jié)束電壓U=0)表示段落情況，水平坐標(biāo)值是段落電流。(4)圖斜率的絕對值顯示在電池的內(nèi)部電阻R，即R=，圖2中。首先，“voltammetry”測量電源供應(yīng)設(shè)備的電動勢和內(nèi)阻。1.實(shí)驗(yàn)階段(1)電流表在0 0.6a范圍內(nèi)，電壓表在0 3v范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖連接電路。(2)將滑動電阻器的滑動移到一端

3、，使電阻最大化。(3)關(guān)閉開關(guān)，調(diào)整滑動電阻器，記錄數(shù)據(jù)集(I1，U1)，使電流表、電壓表清晰可見。用同樣的方法測量幾組I，U值。(4)斷開交換機(jī)并清理設(shè)備。(5)通過數(shù)據(jù)處理、計算和作圖兩種茄子方法，求出電池的電動勢和內(nèi)阻。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(1)求平均值法：e=u1 i1r，e=U2 i2rE=，r=。利用u，I的值，可以進(jìn)一步求出幾組E，R的值，從而計算出它們的平均值。(2)作為u-i圖像方法。3.注意事項(xiàng)(1)為了使電池的公路端電壓發(fā)生明顯變化，應(yīng)選擇內(nèi)部電阻大的舊電池和內(nèi)部電阻大的電壓表。(2)實(shí)驗(yàn)中不能把電流調(diào)節(jié)得太大，讀數(shù)要快。閱讀后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時電阻R的明顯

4、變化。(3)電池的公路端電壓變化不太明顯的時候，制作圖像時垂直軸單位可以變小，垂直軸起點(diǎn)可以從0開始。圖3如圖3所示，圖和縱軸的交點(diǎn)仍然是電池的電動勢E，但是圖和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)部電阻求出兩個遠(yuǎn)離線的點(diǎn)為R=| | |。第二，“安全阻力法”測量e和r1.實(shí)驗(yàn)原理正如E=IR IR所知道的，你可以得到I，R的兩組數(shù)據(jù)，列出E，R的兩個方程，你就可以解出E，R。2.實(shí)驗(yàn)儀器舊電池、開關(guān)、可變電阻箱、電流表、電路圖見圖4。圖43.數(shù)據(jù)處理(1)計算方法：e和r可以用e=i1 (R1 r)和e=I2 (R2 r)求解。(2)映射方法：從e=I (r r)中獲得：R=e-R .由此，可以生成

5、R-圖像，從斜率和截距中求出E和R。第三，“螺栓電阻法”測量e和r1.實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)E=U R，可以得到U，R的兩組數(shù)據(jù)，列出E，R的兩個方程，就可以解E，R。2.實(shí)驗(yàn)儀器舊電池、開關(guān)、可變電阻箱、電壓表、電路圖見圖5。圖53.數(shù)據(jù)處理(1)計算方法：e和r可以通過用e=u1 r和e=U2 r方程組求解得到。(2)作圖法：E=從u r獲得的：=。制作-可以從圖形的坡度比和截斷點(diǎn)得到E和R。例1在“用電流表和電壓表測量電池的電動勢和電阻”的實(shí)驗(yàn)中。(1)配備下列設(shè)備A.電池1節(jié)B.滑動電阻器(0 20)C.滑動壓敏電阻(0 1k )D.電壓表(0-3v)E.電流表(0-0.6a)F.電流表(0-3

6、a)G.開關(guān)，導(dǎo)線數(shù)其中滑動電阻器需要選擇_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(設(shè)備充電前的序列號)(2)為了最小化實(shí)驗(yàn)誤差，請?jiān)谔摼€框中畫出那個實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的同學(xué)U-I圖像，如圖6所示，圖像中可用電池的電動勢為_ _ _ _ V，內(nèi)部電阻為_ V圖6分析(1)滑動電阻器的最大值通常是要測試的電阻數(shù)的幾倍。在牙齒實(shí)驗(yàn)中，電源內(nèi)部電阻小，所以選擇滑動電阻器小一點(diǎn)就行了。因此，滑動電阻器必須選擇B。(也可以從容易調(diào)整的角度進(jìn)行分析。必須選擇電阻較小的滑動電阻器。）電流表的范圍大于電源供應(yīng)設(shè)備允許的電流，干電池

7、允許的最大電流通常為0.5 A，因此必須選擇0到0.6a范圍內(nèi)的電流表，因此電流表必須選擇E。(2)電路圖如圖所示。(3)如標(biāo)題U-I圖像所示，垂直截距為1.5 V，因此電池的電動勢為1.5V。內(nèi)阻r=| | |=| | =1 。答案(1)B E (2)另請參閱分析(3)1.5 1用訓(xùn)練用電流表和電壓表測量電池的電動勢E和內(nèi)部電阻R的電路圖7(a)所示，由一名同學(xué)測量的6組數(shù)據(jù)如下表所示。組123456電流I/A0.120.200.310.320.500.57電壓U/V1.371.321.241.181.101.05(1)根據(jù)牙齒數(shù)據(jù)，從圖(b)中生成u-i圖。圖7(2)電池的電動勢e=_ _

8、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ v，電池的內(nèi)阻r=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答案(1)另請參閱分析(2) 1.46 (1.45 1.47均可)0.71 (0.68 0.74均可)解釋牙齒問題用圖形調(diào)查處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。畫線的時候，要盡可能多的點(diǎn)落在直線上，個別太遠(yuǎn)的點(diǎn)要向下，線要如圖所示。在圖形和縱軸的交點(diǎn)處，可以獲得電動勢E=1.46V，圖形線和橫軸相交的坐標(biāo)(0.65，1.00)，E=例2一個研究學(xué)習(xí)小組電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)部電阻R，如圖8甲所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制圖B中所示的R-導(dǎo)體。其中R是電阻箱讀數(shù)，I是電

9、流表讀數(shù)，因此您可以得到E=_ _ _ _ _ _ _，R=_ _ _，R=_ _ _。圖8分析是歐姆定律，e=I (r r)，r=-R因此，問題也可以知道乙道線的斜率為電動勢E，縱軸截距的大小(內(nèi)阻R)。E=3.0v，r=1.0。答案3.0 v 1.0 一個同學(xué)用電壓表和電阻盒測量了電池的電動勢和內(nèi)部電阻，使用的器材包括一個固定值電阻(R0=5歐米茄)、兩個開關(guān)、幾個電線和實(shí)驗(yàn)電路也如圖9所示。(1)在圖10的實(shí)物圖中，部分電路連接正確，完成剩下的電路連接。圖9圖10(2)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟：檢查并調(diào)整電壓表，使指針指向0。如圖11所示，調(diào)整電阻框以將阻力值設(shè)置為_ _ _ _ _ _ _

10、 _ _ _ _ _；圖11關(guān)閉開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，電壓表的指示數(shù)為1.49V。開關(guān)S2_ _ _，電壓表顯示數(shù)為1.16v。卸下交換機(jī)S1。(3)使用實(shí)測數(shù)據(jù)計算干電池的內(nèi)部電阻為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(計算結(jié)果保持兩個有效數(shù)字)。答案(1)如圖所示(2) 20 關(guān)閉(3) 0.69 解釋(2)從標(biāo)題圖中讀取的電阻箱電阻為R=20；斷開S1閉合S2，將電壓表視為理想傳記計量器，電壓顯示為電源電動勢E=1.49V，然后關(guān)閉S2，電壓顯示為R的雙端電壓。干洛電流I=A=0.058A(3) I=，因此r=-r0-r=(-5-20) =0.69 。1.(雙重選擇)

11、圖1顯示了基于測量電池的電動勢和內(nèi)部電阻的實(shí)驗(yàn)記錄的U-I圖像。在以下有關(guān)牙齒圖像的說明中是正確的()圖1A.縱軸截距表示要測試的電池的電動勢，例如e=3.0vB.橫軸截斷點(diǎn)表示短路電流(例如i0=0.6 a)C.根據(jù)r=，要測量的電池的內(nèi)部電阻計算為5 D.根據(jù)r=| |計算要測試的電池的內(nèi)部電阻為1 答復(fù)AD因?yàn)榉治隹v坐標(biāo)不是從0開始的，所以橫軸截距不是段落電流，內(nèi)部電阻R=| |=1 。2.(雙重選擇)在用保安法測量電池的電動勢和電阻的實(shí)驗(yàn)中，以下兩者中有錯誤()A.要用舊電池作為測試的電源，以使電壓表讀數(shù)的變化明顯B.必須選擇內(nèi)部電阻小的電壓表和電流表C.移動滑動電阻器的滑動觸點(diǎn)時，滑

12、動電阻器的短路不會導(dǎo)致電流表過載D.滑動電阻器的電阻盡可能大，測量誤差小答復(fù)BD在分析電壓電流測量電池電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇內(nèi)阻大的電壓表和內(nèi)阻小的電流表，滑動電阻器電阻值不能太大，過大的話不容易調(diào)節(jié)。3.(單選)如圖2所示，測量A、B、C三位同學(xué)設(shè)計的功率電動勢和內(nèi)阻的電路。電路中R1、R2是已知電阻值的電阻。以下哪項(xiàng)是正確的()圖2A.a .只有a同學(xué)設(shè)計電路才能測量電源供應(yīng)裝置的電動勢和內(nèi)阻。B.b只有同學(xué)設(shè)計電路才能測量電源供應(yīng)裝置的電動勢和內(nèi)阻。C.C .只有C同學(xué)設(shè)計電路才能測量電源供應(yīng)裝置的電動勢和內(nèi)阻。D.可以測量3位同學(xué)設(shè)計電路電源供應(yīng)設(shè)備的電動勢和內(nèi)阻。答案d在分析圖

13、甲中，可以使用E=I1 (R R1)，E=I2 (R R2)獲取電源的電動勢和內(nèi)阻，在圖B中，可以使用E=U1 R，E=U2 R獲取電源的電動勢和內(nèi)阻。圖C4.在“測量電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)電路連接。圖3(1)圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，圖B中剩余的電路連接。(2)滑動電阻器的滑動片必須放在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的末端(選擇“A”或“B”)，以防止在圖B的電路過程中傳記計量器被燒焦。(3)圖4是基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的U-I圖像，如圖所示，電源供應(yīng)設(shè)備的電動勢E=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，內(nèi)部電阻R=_

14、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ v圖4答案(1)另見分析(2)B (3)1.5 1.0分析(1)電路連接如圖所示。(2)關(guān)閉開關(guān)前，滑動電阻器接入電路中電阻值最大，所以應(yīng)將幻燈片放在B端。(3)如圖所示，電源電動勢為1.5 V。內(nèi)阻r=1.0 。5.用同學(xué)伏安測定電池的電動勢和內(nèi)阻，目前具有以下記載：A.測試的電池部分B.電流表：范圍0 0.6a，內(nèi)部電阻0.1C.電流表：范圍0 3a，內(nèi)阻0.024D.電壓表：范圍0 3v，內(nèi)部電阻未知E.電壓表：范圍0-15v，內(nèi)部電阻未知F.滑動電阻器：0 10，2 AG.滑動電阻器：0 100，1 AH.開關(guān)，導(dǎo)線數(shù)在電壓電流測量電池電動勢及內(nèi)

15、阻實(shí)驗(yàn)中，受電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動勢和內(nèi)部電阻。(1)從上述設(shè)備中選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填寫選項(xiàng)前的字母)；(2)在圖5(a)框中繪制相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖。圖5(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的指示數(shù)，獲得了圖(B)中所示的U-I圖像，修正了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)錯誤后電池的電動勢E=_ _ _ _ _ _ _ _ _，內(nèi)部電阻R=_ _ _ _ V答案(1)另請參閱ABDFH (2)分析(3)1.5 0.9分析(1)為了盡可能準(zhǔn)確地測量電動勢和內(nèi)阻，必須選擇的設(shè)備為A、B、D、F、H。(2)實(shí)

16、驗(yàn)電路圖(3)基于u-i圖像E=1.5 vR=-0.1 =0.9 。6.一個同學(xué)用電流表和電壓表測量電池的電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中連接了2.5歐米茄的保護(hù)電阻R0，實(shí)驗(yàn)電路見圖6甲。(1)根據(jù)圖a電路原理圖物理連接圖b。圖6(2)根據(jù)上述電路原理圖，正確連接實(shí)驗(yàn)電路、開關(guān)S后，滑動電阻器的滑動觸點(diǎn)P從A側(cè)逐步滑動到B側(cè)，發(fā)現(xiàn)電流表的數(shù)量逐漸增加，電壓表的顯示數(shù)量幾乎沒有變化。電壓計的指示數(shù)急劇變化，直到滑動觸點(diǎn)P滑向相鄰的B側(cè)。以上原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)修正錯誤后，同學(xué)成功完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)測

17、數(shù)據(jù)見下表。請根據(jù)牙齒數(shù)據(jù)繪制圖7中的U-I圖像，圖中電池的電動勢E=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ v，內(nèi)部電阻R=_I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60圖7答案(1)如圖所示(2)滑動壓敏電阻的總電阻大小太大(3)如圖所示1.48 0.57.小明想測量一顆電池的電動勢E和內(nèi)阻R，實(shí)驗(yàn)儀器用DIS電流傳感器(可以看作理想電流表，測量的電流用I表示)，電阻盒(電阻值用R表示)，一個開關(guān)和幾個電線。牙齒同學(xué)設(shè)計是圖8甲所示的電路實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集。甲以病床圖8(1)小明設(shè)計實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(用e，r，I，r表示)。(2)小明在關(guān)閉開關(guān)前，將電阻箱電阻設(shè)為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(選擇最大值、最小值或隨機(jī)值)在實(shí)驗(yàn)過程中，必須將電阻框移動到圖中(3)小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)制作圖C所示的-R圖像，圖