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实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集实验九测定电源的电动势和内阻实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集1．实验目的(1)掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律．(2)掌握用图象法求电动势和内阻的方法．实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集2．实验原理(1)实验依据：闭合电路欧姆定律．(2)实验电路：如图甲所示．(3)E和r的求解：由U＝E－Ir得U1＝E－I1rU2＝E－I2r，解得E＝I1U2－I2U1I1－I2r＝U2－U1I1－I2.实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集(4)作图法处理数据：如图乙所示．①图线与纵轴交点为电动势E.②图线与横轴交点为短路电流I短＝Er.③图线的斜率的绝对值表示内阻r＝ΔUΔI.3．实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔．实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集1．实验步骤(1)电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图甲所示连接好电路．(2)把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量几组I、U值，填入表格中．(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集2．数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法.I/AU/V第6组第5组第4组第3组第2组第1组实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集方法一取六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小．方法二以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率大小即为电池的内阻r，即r＝ΔUΔI.实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集3．误差分析(1)由读数和电表线性不良引起误差．(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差．(3)本实验采用的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真．因为I真＝I测＋IV，而IV＝URV，U越大，IV越大，U趋近于零时IV也趋近于零．所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小．修正后的图线如图所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测＜r真、E测＜E真．实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集(4)若采用如图丙所示电路，电流是准确的，当I很小时，电流表的分压很小，但随电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大．当电流为零时，UA＝0，电压为准确值，等于E.此种情况的U-I图线如图丁所示，所以E测＝E真、r测r真．实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集4．注意事项(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)．(2)在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化．(3)测出不少于6组I和U的数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的U、I数据中第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值．(4)在画U－I图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差．实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集(5)干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图a所示的状况，使下部大面积空间得不到利用．为此，可使纵坐标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)，如图b所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势．要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝ΔUΔI计算出电池的内阻r.实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点热点一仪器选取和电路连接热点二数据处理及误差分析(2015·高考天津卷)(1)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V，内电阻约1Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用：A．电流表：量程0.6A，内电阻约1ΩB．电流表：量程3A，内电阻约0.2ΩC．电压表：量程3V，内电阻约30kΩD．电压表：量程6V，内电阻约60kΩE．滑动变阻器：0～1000Ω，额定电流0.5AF．滑动变阻器：0～20Ω，额定电流2A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_______，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均填仪器的字母代号)A解析试题(1)电池组总电动势为4.5V，应选择量程为6V的电压表．滑动变阻器应选择阻值接近电源内阻的，以便调节．电流表在选择时注意量程与滑动变阻器的调节范围．DF热点三创新实验设计实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路．为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和______相连、______和_____相连、_____和______相连．(均填仪器上接线柱的字母代号)a解析试题(2)按照所选电压表和电流表，由于电源内阻较小，为减小误差应把电压表接在电源两端．热点二数据处理及误差分析热点一仪器选取和电路连接dcgfh热点三创新实验设计实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验．实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以________为横坐标．解析试题(3)为得到直线，应使纵、横坐标物理量呈一次函数关系．根据U＝E－Ir和U＝IR，可得1U＝rE·1R＋1E，即以1U为纵坐标，1R为横坐标，可得到斜率为rE、截距为1E的直线．热点二数据处理及误差分析热点一仪器选取和电路连接1U1R或UUR或RUR(横纵坐标互换亦可)热点三创新实验设计实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(2015·高考江苏卷)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．(1)图中电流表的示数为________A.0.44解析试题(1)由题图可知，电流表的量程为0.6A，精确度为0.02A，因此电流表的示数为0.02A×22＝0.44A.热点二数据处理及误差分析热点一仪器选取和电路连接热点三创新实验设计实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：请根据表中的数据，在方格纸上作出UI图线．由图线求得：电动势E＝___V；内阻r＝______Ω.(2)图见解析1.60(1.58～1.62都算对)1.22(1.18～1.26都算对)解析试题(2)作出的U－I图线如图所示．由图象与纵轴的截距得电动势为1.60V，斜率为内阻r＝1.6－1.00.49Ω≈1.22Ω.热点二数据处理及误差分析热点一仪器选取和电路连接U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44热点三创新实验设计实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为______________________________________________________________________________________________．干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大解析试题(3)如果一直保持电路闭合，电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．热点二数据处理及误差分析热点三创新实验设计热点一仪器选取和电路连接实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(2016·江西八校联考)某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻．实验中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块电压表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量．他用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4V，内阻约50Ω)、双向电压表(量程为2V，内阻约为2kΩ)、电阻箱(0～9999Ω)、滑动变阻器(0～200Ω)，一个单刀双掷开关及若干导线．(1)该同学按如图所示电路图连线后，首先测出了电压表的内阻．请完善测量电压表内阻的实验步骤：①将R1的滑动触片滑至最左端，将S拨向1位置，将电阻箱阻值调为0；②调节R1的滑动触片，使电压表示数达到满偏；③保持________不变，调节R2，使电压表的示数达到__________________________________；④读出电阻箱的阻值，记为R2，则电压表的内阻RV＝________.R1解析试题(1)由题图可知，当S拨向1位置，滑动变阻器R1在电路中为分压式接法，利用电压表的半偏法得：调节R1使电压表满偏，保持R1不变，R2与电压表串联，调节R2使电压表的示数达到半偏(或最大值的一半)，电压表的内阻R1与电阻箱示数R2相同．热点二数据处理及误差分析热点三创新实验设计热点一仪器选取和电路连接半偏(或最大值的一半)R2实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(2)若测得电压表内阻为2kΩ，可分析此测量值应________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．大于解析试题(2)由闭合电路欧姆定律可知，调节R2变大使电压表达到半偏的过程中，总电阻值变大，干路电流变小，由E＝I·r＋U外得U外变大，由电路知U外＝U并＋U右，变阻器的滑动触片右侧电压U右＝I·R右变小，则U并变大，电压表半偏时，R2上的电压就会大于电压表上的电压，那么R2的阻值就会大于电压表的阻值．热点二数据处理及误差分析热点一仪器选取和电路连接热点三创新实验设计实验九测定电源的电动势和内阻实验知识梳理随堂巩固演练上页下页要点核心突破热点分类聚集热点(3)接下来测量电源电动势和内阻，实验步骤如下：①将开关S拨至______(选填“1”或“2”)位置，将R1的滑动触片移到最______端，不再移动；②调节电阻箱的阻值，使电