1、第课时实验三:测定电源的电动势和内阻【测控导航】知识点题号1.数据处理及误差分析1、2、3、52.实验原理及仪器选取3、43.创新拓展61.下面给出了多种用伏安法测电源电动势和内阻的数据处理方法.其中既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是C.(填选项前字母)A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E、rB.多测几组I、U的数据,求出几组E、r,最后分别求出其平均值C.测出多组I、U的数据,画出UI图象,再根据图象求E、rD.多测出几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势,再用闭合电路欧姆定律求出内阻r解析:A项中只取了
2、两组数据,实验误差大;若有的数据误差很大,用B项的方法无法排除;D项中取I、U的平均值毫无意义;故选C项.2.两个电源a、b的UI图象如图所示,由图可知B.(填选项前字母)A.电源a的内阻较小,电动势较大B.电源a的内阻较大,电动势较大C.电源b的电阻较小,电动势较大D.电源b的内阻较大,电动势较大解析:在UI图象上,U轴的截距代表电动势的大小,图线斜率的绝对值表示内阻的大小,故B正确.3.(2012年重庆理综)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响.实验器材如图(甲)所示.测量E和r的实验方案为:
3、调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式,利用测量数据作出UI图象,得出E和r.将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在图(甲)中用笔画线代替导线连接电路.实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的UI图象如图(乙)中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知:在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势(填“增大”、“减小”或“不变”),电源内阻(填“增大”、“减小”或“不变”).曲线(c)对应的电源电动势E=V,内阻r=,当外电路总电阻为2 500 时,该电源的输出功率P=mW.(均保留三位有效数字)解析:由闭合电路欧姆定律得:U=
4、E-Ir.由U=E-Ir,知UI图象的纵轴截距为电动势,斜率的绝对值为内阻,故间距减小,电动势不变,内阻增大,由(c)曲线知,电动势E=0.975 V,内阻r=478 ,由P=()2R得P=0.268 mW.答案:U=E-Ir见解析不变增大0.9754780.2684.(2012江苏南京一模)在测量一节干电池的电动势和内电阻的实验中,实验电路如图所示.(1)实验过程中,应选用哪个电流表和滑动变阻器(请填写选项前对应的字母).A.电流表A1(量程0.6 A,内阻约0.8 )B.电流表A2(量程3 A,内阻约0.5 )C.滑动变阻器R1(010 )D.滑动变阻器R2(0200 )(2)实验中要求电
5、流表测量通过电池的电流,电压表测量电池两极的电压.根据图示的电路,电流表测量值真实值(选填“大于”或“小于”).(3)若测量的是新干电池,其内电阻比较小.在较大范围内调节滑动变阻器,电压表读数变化(选填“明显”或“不明显”).解析:(1)因干电池要求的电流不能太大,电流表选0.6 A量程,故选A不选B;在限流接法中,滑动变阻器的阻值应与待测内阻r相差不大,既有明显的电流变化和电压变化,还便于调节,故选C不选D.(2)由于电压表有分流作用,通过电流表的电流小于通过电池的电流,故电流表的测量值小于真实值.(3)若测量的新干电池,其内阻比较小,内电压很小,在较大范围内调节滑动变阻器时,内电压几乎不变
6、,外电压约等于电源的电动势,电压表读数变化不明显.答案:(1)AC(2)小于(3)不明显5.(2012江苏月考)用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用的电路如图(甲)所示,一位同学测得的6组数据如下表所示.组别I/AU/V10.121.3720.201.3230.311.2440.321.1850.501.1060.571.05 (1)试根据这些数据在图(乙)中作出UI图线.(2)根据图线得出电池的电动势E= V,电池的内阻r= .(3)若不作出图线,只选用其中两组U和I的数据,可利用公式E=U1+I1r和E=U2+I2r算出E和r,这样做可能得出误差很大的结果,选用第组和第组的数据
7、,求得E和r误差最大.解析:(1)图线如图所示.(2)作图线时应把个别不合理的数据排除,由直线与纵轴的交点可读出电动势E=1.46 V,再读出直线与横轴的交点的坐标(0.65,1.0),连同得出的E值代入E=U+Ir中,得r=0.71 .(3)选用第3组和第4组数据求得的E和r误差最大.选用这两组数据求E和r,相当于过图中3和4的两点作一直线,利用此直线求出E和r,而此直线与所画的直线偏离最大,实际上,第4组数据不合理,已经排除.答案:(1)见解析图(2)1.460.71(3)346.在一次实验活动中,一位同学结合现有的器材测量一节干电池的电动势和内阻,将电流表、电阻箱、开关、干电池按图(甲)
8、所示电路连接进行实验,对数据应用电子表格处理,以电阻R为横轴、以电流I为纵轴,作出了电流I随电阻R变化的IR图象,如图(乙)所示.次序R/I/A138.30.20229.60.25311.50.5046.40.7052.51.0060.71.25(1)该同学发现R与I不是线性关系,用这种作图方法不易得出电源的电动势和内阻.为更准确地测量电源电动势和内阻,请在图(丙)所提供的坐标纸上,以电阻R为纵坐标,选择适当的横坐标,建立坐标系,并作出相应的图象.(2)利用所画出的图线,可以求出该电源的电动势E测= V,内阻r测= .(3)本实验中内阻的测量值r测与真实值r真的关系为r测r真(填“”“=”或“r真.(3)这是由于未考虑电流表的内阻造成的.答案:(1)见解析图(2)8.9(0.2)6.5(0.4)(3)未考虑电流表的内阻