專題八第4講實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表

1、第4講實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表考點(diǎn) 1測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1實(shí)驗(yàn)原理(1)公式法：如圖 841 所示，改變 R 的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組 U、I 值，利用 UEIr 求出幾組 E、r 值，最后分別算出它們的平均值.圖 841圖 842(2)作圖法：在坐標(biāo)紙上以 I 為橫坐標(biāo)、U 為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組 I、U 值，畫出 UI 圖象如圖 842 所示，所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)的值，圖線斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)電阻 r 的值2實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用 0.6 A 量程，電壓表用 3 V 量程，按圖連接好電路(2)把變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大的一端(3)閉合開關(guān)

2、，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I、U)，用同樣方法測(cè)量幾組 I、U 值，記錄在表格中(4)斷開開關(guān)，整理器材.(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法或作圖法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值.3注意事項(xiàng)(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)大些(選用已使用過一段時(shí)間的干電池)(2)電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì) E 會(huì)明顯下降，內(nèi)阻 r 會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過 0.3 A，短時(shí)間放電不宜超過 0.5 A，因此，實(shí)驗(yàn)中不要將 R 調(diào)得過小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電(3)測(cè)出不少于 6 組 I、U 數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些用方程組求解，要將測(cè)出的 I、U 數(shù)據(jù)中，第

3、1 和第 4 為一組，第 2和第 5 為一組，第 3 和第 6 為一組，分別解出 E、r 值，再求平均值(4)畫出 UI 圖，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度(5)計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用公式計(jì)算出電源的內(nèi)阻 r.4誤差分析(1)測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，圖 841 中 I 真I 測(cè)IV，未考慮電壓表的分流圖 843(2)用圖象法求 E、r 時(shí)，作圖不準(zhǔn)確造成偶然誤差(3)由于實(shí)驗(yàn)電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果 E 測(cè)E 真，r 測(cè)r 真，定性分析如下(參考電路原理圖 8

4、41)：由于電壓表的分流，電流表的測(cè)量值偏小，而且隨著 U 越大，電流表的測(cè)量值偏小越多當(dāng) U0 時(shí)，電流表的測(cè)量值等于真實(shí)值(這時(shí)要求電流表是理想的)據(jù)此作出如圖 843 所示的真實(shí)和測(cè)量的 UI 圖線，由圖不難看出，E、r 的測(cè)量值均小于真實(shí)值1在用電壓表、電流表測(cè)兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，除備有被測(cè)電池、電鍵和足量導(dǎo)線，還備有下列儀器可供選擇：A電流表(00.6 A)B電流表(03 A)C電壓表(03 V)D電壓表(015 V)E滑動(dòng)變阻器(20 ，2 A)F滑動(dòng)變阻器(1700 ，0.3 A)應(yīng)該選用的儀器是(寫出前面的字母)_.一個(gè)學(xué)生用以上儀器測(cè)得如上表所示數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)

5、據(jù)，在圖 844 所示坐標(biāo)軸上畫出 UI 圖象，從圖中可得出電源電動(dòng)勢(shì)為_V；內(nèi)電阻為_.圖 844圖 33答案：A，C，E 如圖 33 所示2.9 2.32.62(2011 年廣東龍山中學(xué)期末)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的器材如圖 845 甲所示，請(qǐng)用實(shí)線表示導(dǎo)線，將圖甲中器材連成實(shí)驗(yàn)用電路，實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)測(cè)量得出的數(shù)據(jù)如下表為了減小誤差，請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)目潭龋趫D乙的方格紙上畫出 UI 圖線利 用 圖 線 可 求 出 電 源 電 動(dòng) 勢(shì) 和 內(nèi) 電 阻 分 別 為 _ 、_.圖 845圖 34答案：如圖 34 甲和乙所示1.46 V0.72 V考點(diǎn) 2測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法1用電流表、電阻箱測(cè)量如

6、圖 846 所示，改變電阻箱電阻，記錄對(duì)應(yīng)的電阻值 R和電流表讀數(shù) I，由 EIRIr，將測(cè)得的兩組數(shù)據(jù)代入得到方程組，可解得 E 與 r.圖 8462用電壓表、電阻箱測(cè)量如圖 847 所示，改變電阻箱電阻，記錄對(duì)應(yīng)的電阻值 R和電壓表讀數(shù) U，由 E ，將測(cè)得的兩組 R、U 數(shù)據(jù)代入得到方程組，可解得 E 與 r .圖 8473利用如圖 848 所示的一只電壓表、一個(gè)電阻箱和一個(gè)電鍵，測(cè)量一個(gè)電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并用筆畫線作導(dǎo)線將所給器材連接成實(shí)驗(yàn)電路(2)寫出要記錄的數(shù)據(jù)，用記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的表達(dá)式圖 848答案：(1)如圖 35 甲和乙甲乙圖 35

7、(2)改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對(duì)應(yīng)的路端電壓值R1、U1，R2、U2，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，考點(diǎn) 3練習(xí)使用多用電表1多用電表的構(gòu)造多用電表可以用來測(cè)量電流、電壓、電阻等，并且每一種測(cè)量都有幾個(gè)量程外形如圖 849 所示圖 8492測(cè)量原理IERgrR0RxE，則 Rx (RgrR0)I指針偏轉(zhuǎn)的角度與通過表頭的電流大小成正比，但被測(cè)電阻的大小與流過表頭的電流大小所成的關(guān)系如上，既不成正比，也不成反比圖 84103使用多用電表時(shí)首先應(yīng)該根據(jù)被測(cè)物理量將選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的位置使用前應(yīng)先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，用小螺絲刀輕旋調(diào)零螺絲，使指針指向左端零刻線使用歐姆擋時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行歐姆

8、調(diào)零，即將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向右端零刻線處歐姆擋的使用如下：(1)選擋一般比被測(cè)電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)，如估計(jì)值為 200 ，就應(yīng)該選10 的倍率(2)調(diào)零(3)將紅黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量(4)將指針示數(shù)乘以倍率，得測(cè)量值(5)將選擇開關(guān)扳到 OFF 或交流電壓最高擋用歐姆擋測(cè)電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小，應(yīng)增大倍率；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大，應(yīng)減小倍率4(2011 年寧夏銀川一中月考)實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)了一批低電阻的電磁螺線管，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)來測(cè)算螺線管的電阻他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線和學(xué)生電源等(1)他們使用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻，

9、操作過程分以下三個(gè)步驟：將紅表筆插入多用電表的 插孔(正、負(fù))、黑表筆插入多用電表的 插孔(正、負(fù))；選擇電阻檔“1”； ；把紅黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接，多用表的示數(shù)如圖 8411 所示，讀數(shù)為.4圖 8411將紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零旋鈕調(diào)零正負(fù)(2)根據(jù)多用電表示數(shù)，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，并在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)從下圖中的 A、B、C、D 四個(gè)電路中選擇 電路來測(cè)量金屬絲電阻D【例 1】(2011 年廣州調(diào)研)用多用電表測(cè)未知阻值的電阻按正確步驟操作后，測(cè)量結(jié)果如圖 8412 所示，讀出其阻值大小為_.為了使多用電表測(cè)量的結(jié)果更準(zhǔn)確，必須進(jìn)行如下操作：a將選擇開關(guān)打到_擋

10、；b將_，_，進(jìn)行歐姆調(diào)零； c把電阻接在兩表筆之間進(jìn)行測(cè)量并讀數(shù)；d測(cè)量完畢將選擇開關(guān)打到_擋1 000100紅黑表筆短接調(diào)節(jié)調(diào)零旋扭OFF熱點(diǎn)1 多用電表歐姆擋的使用與讀數(shù)圖 8412解析：歐姆擋的讀數(shù)是：表盤上的讀數(shù)(本題中讀為 100)歐姆擋的倍率(本題中10)，所以讀數(shù)為 1 000 .歐姆擋中任何一個(gè)倍率擋都能從零到無窮大讀數(shù)，但指針在中間位置讀數(shù)精確度高，所以要選擇不同的倍率擋使指針指在表盤的中間位置，該題中讀數(shù)大，應(yīng)提高一擋，所以將選擇開關(guān)打到100擋歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，每換一個(gè)擋都要進(jìn)行歐姆調(diào)零，即紅黑表筆短接，旋動(dòng)歐姆調(diào)零旋扭使指針對(duì)到 0 位置選擇開關(guān)旋到歐姆擋時(shí)與多用電表內(nèi)

11、部電源接通，所以測(cè)量完畢將選擇開關(guān)打到 OFF 擋(沒有 OFF 擋的打到最大交流電壓擋)歐姆擋測(cè)電阻時(shí)操作要注意：(1)選擇合適的倍率，使指針指在表盤的中間位置(2)每換一擋都要進(jìn)行歐姆調(diào)零，即紅黑表筆短接，旋動(dòng)歐姆調(diào)零旋扭使指針對(duì)到 0 位置(3)測(cè)量完畢將選擇開關(guān)打到 OFF 擋(沒有 OFF 擋的打到最大交流電壓擋)與內(nèi)部電源斷開(多用電表長(zhǎng)期不用要把電池取出)歐姆擋的讀數(shù)是：表盤上的讀數(shù)歐姆擋的倍率1(2011 年廣州一模)某同學(xué)測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，用 aa、bb、cc、dd、de 和 fb共 6 根導(dǎo)線連成如圖 8413 甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖圖 8413(1)請(qǐng)根據(jù)電路圖

12、在圖乙的實(shí)物圖中完成余下電路的連線(2)如果這 6 根導(dǎo)線中僅有一根內(nèi)部斷了，其它器材及連接均完好，現(xiàn)閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表的示數(shù)均為零，由此可以肯定內(nèi)部沒有斷的導(dǎo)線有 de、fb和.(3)閉合開關(guān)的情況下，要求用多用表對(duì)逐根導(dǎo)線進(jìn)行排査并找出斷導(dǎo)線，正確的操作是：將選擇開關(guān)旋至_擋(填“10”、 直流電壓 2.5 V”或“直流電流 10 mA”)、把_(選填“紅”或“黑”)表筆固定在 a 點(diǎn)，另一支表筆依次接 a、b、c、d.如果某次檢測(cè)時(shí)，表盤指針如圖丙所示，其讀數(shù)為_答案：(1)如圖 36.(2)cc(3)直流電壓 2.5 V紅1.40 V圖 36【例 2】(2009 年北京卷)某

13、同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì) E 和內(nèi)電阻 r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程 Ig0.6 A，內(nèi)阻 rg0.1 )和若干導(dǎo)線(1)請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì) E 和內(nèi)電阻 r 的要求，設(shè)計(jì)圖 8414 中器件的連接方式，畫線把它們連接起來.圖 8414圖 8415圖 8416(3)在圖 8416 上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線(4)根據(jù)圖 8416 描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì) E_V，內(nèi)電阻 r_.解析：(1)先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，然后再根據(jù)電路圖連線由歐姆定律 EI(Rr)知，只要知道兩組外

14、電阻和電流值，就可以解出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻因此，直接將可變電阻和電流表串聯(lián)在電路中就行(見圖 8417)(2)由電表可讀出此時(shí)電流為 0.50 A，則坐標(biāo)為(2,2.6)再在坐標(biāo)紙上描出該點(diǎn)(見圖 8418)(3)剔除明顯有誤差的點(diǎn)，將其他點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，得到一條直線(見圖 8418)E(4)將歐姆定律的表達(dá)式 EI(Rr)變形得 R r，由此I式可知，外電阻和電流的倒數(shù)呈線性關(guān)系將圖中的直線延長(zhǎng)，與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)值為r0.3 ，則內(nèi)電阻為 0.3 ，直線的斜率為 kE5.62.642V1.5 V.圖 8417圖 84182(2011 年湖北宜昌調(diào)研)現(xiàn)有一特殊的電池，其電動(dòng)勢(shì) E約為

15、9 V，內(nèi)阻 r 在 35 55 范圍，最大允許電流為 50 mA.為測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖 8419 甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)圖中電壓表的內(nèi)電阻很大，對(duì)電路的影響可以不計(jì)，R 為電阻箱，阻值范圍為 09 999 ，R0 是定值電阻圖 8419(1)實(shí)驗(yàn)室備有的保護(hù)電阻 R0 有以下幾種規(guī)格，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用( )A10 ，2.5 WC150 ，1.0 WB50 ，1.0 WD1 500 ，5.0 W(2)該同學(xué)接入符合要求的 R0 后，閉合開關(guān) S，調(diào)整電阻箱的阻值讀出電壓表的示數(shù) U，再改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線則根據(jù)該同學(xué)所作的圖線可知圖象的橫坐標(biāo)與

16、縱坐標(biāo)的比值表示.(3)根據(jù)乙圖求得該電池的電動(dòng)勢(shì) E 為_V，內(nèi)電阻 r為_.答案：(1)C(2)回路中的電流(3)10 50易錯(cuò)點(diǎn)：由 UI 圖象判斷電源的短路電流【例 1】(雙選)如圖 8420 是某電源的路端電壓與電流)AD的 UI 圖象，下列說法中正確的是(圖 8420A該電源的電動(dòng)勢(shì)是 2.8 VB該電源的短路電流是 1.0 AC該電源的內(nèi)電阻是 2.8 D該電源的內(nèi)電阻是 0.8 在做測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)中，由于干電池的內(nèi)阻較小，斜率太小，所以描點(diǎn)及所連線的下部空間得不到利用，誤差太大，為此，可使縱坐標(biāo)(U 軸)不從零開始，把坐標(biāo)比例放大，以減小誤差，所以這樣畫出的圖線與橫軸(I 軸)的交點(diǎn)并不是路端電壓為零時(shí)的電流，即不是短路電流但與縱坐標(biāo)(U 軸)的交點(diǎn)表示電