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新课标中“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较

新课标中“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较
新课标中“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较

新课标中“测定电源电动势和内阻”实验的误差分析与比较

在中学物理实验室里,测定电源电动势和内阻的方法有多种,可以用一只电压表和一只电流表,也可以用一只电流表和一只电阻箱,或者用一只电压表和一只电阻箱,它们的测量原理都是闭合电路欧姆定律。这在《普通高中课程标准实验教科书物理》(选修3-1)中都提到。但由于电表有内阻,以上方法都存在一定的系统误差,但是误差的情况不一样,下面就这几种测定方法的误差进行分析和比较。

【电流表外接法】

这是课本上的学生实验电路图,只要测出两组U、I的值,就能算出电动势和内阻。对电路的接法可以这样理解:因为要测电源的内阻,所以对电源来说用的是电流表外接法。

【分析方法1】计算法:

根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:

其中U、I分别是电压表和电流表的示数,通过调节

滑动变阻器,改变路端电压和电流,这样就得到多组数据,

每两组数据就可以求出电动势和内阻。设某两组U、I的

值的大小关系为:U1>U2,I1

解得:,

由于电压表的分流作用,电流表的示数I不是流过电源的电流I0,有I

设电压表的内阻为R V,用E0表示电动势的真实值,r0表示内阻的真实值,则方程应修正为:

解得:,

可见电动势和内阻的测量值都小于真实值。

...................

【分析方法2】图像法:

以上是定量计算分析,还可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。

如图2所示,直线①是根据U、I的测量值

所作出的U-I图线,由于I

和I0之间的误差就越大,而电压表的示数U就

是电源的路端电压的真实值U0,除了读数会有

误差外,可以认为U=U0,经过修正后,直线

②就是电源真实值反映的伏安特性曲线,由图

线可以很直观的看出E

【分析方法3】等效法:

把电压表和电源等效为一新电源,如图1

虚线框所示,这个等效电源的内阻r为r0和R V 的并联电阻,也就是测量值,即

等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压,也就是测量值,即

由以上分析还可以知道,要减小误差,所选择的电压表内阻应适当大些,使得。

【实验方法拓展一】:伏阻法

教科书上介绍了用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻,电路如图3所示。

调节R,测出两组U、R的值,就能算出电动势和内阻,其测

量的原理方程为:

其中U是电压表示数,R是电阻箱示数。这种方法产生的系

统误差和图1是一样的,因为上式中的就相当于图1中的电流表所测的流过变阻器的电

流I,误差产生的原因还是由于电压表的分流,的值并不是流过电源的电流,而只是流过

R的电流。所以最终测得的电动势和内阻的测量值也都小于真实值。

.....................

【实验方法拓展二】:电流表内接法

既然以上方法都存在系统误差,那么将电流表接到如图4所示的位置,即对电源来说是电流表内接,这种接法行吗?

【分析方法1】计算法:

根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为:

其中U、I还是电压表和电流表的示数,通过调节滑动

变阻器,同样可以得到多组数据,每两组数据就可以求出电

动势和内阻。设某两组U、I的值的大小关系为:U1>U2,I1

解得:,

由于电流表的分压,电压表的示数U不是电源的路端电压U0,有U

解得:,

可见电动势的测量值等于真实值,而内阻的测量值大于真实值。

【分析方法2】图像法:

以上是定量计算分析,也可以利用电源的伏安特性曲线来定性分析。

如图5所示,直线①是根据U、I的测量

值所作出的U-I图线,由于U

越大,U和U0之间的误差就越大,而电流

表的示数I就是流过电源的电流的真实值

I0,除了读数会有误差外,可以认为I=I0,

经过修正后,直线②就是电源真实值反映

的伏安特性曲线,由图线可以很直观的看

出E=E0,r>r0。

【分析方法3】等效法:把电流表和电源等效为一新电源,如图4虚线框所示,这个等效电源的内阻r为r0和R A的串联总电阻,也就是测量值,即

等效电源的电动势为电流表和电源串联后的路端电压,也就是测量值,即

由以上分析还可以知道,要减小误差,电流表的内阻需很小,使得,这个要求在实验室测定干电池的内阻时是很难满足的。

【实验方法拓展三】:安阻法

教科书上介绍了用电流表和电阻箱测电源电动势和内阻,电路如图6所示。

调节R,测出两组I、R的值,就能算出电动势和内阻,其

测量的原理方程为:

其中I是电流表示数,R是电阻箱示数。这种方法产生

的系统误差和图4是一样的,因为上式中的就相当于图4中的电压表所测的变阻器两端的电压U,误差产生的原因还是由于电流表的分压,的值

并不是电源的路端电压,而只是R两端的电压。所以最终测得的电动势的测量值等于真实

............

值,而内阻的测量值大于真

...

............实值。

虽然第二种实验方法电动势的测量值等于真实值,但由于电源本身内阻较小,而这种方法得到的内阻的测量值,实验相对误差很大,所以综合考虑,还是采用第一种实验方法较好。

高二物理测量电源的电动势和内阻练习题

第3节、测量电源的电动势和内阻 一、选择题: 1、在《测定电源电动势和内阻》的实验中,为使实验效果明显且不易损坏仪器,应选择下列哪种电源为好( ) A 、内阻较大的普通干电池 B 、内阻较小的普通蓄电池 C 、小型交流发电机 D 、小型直流发电机 2、图所示为《测定电源电动势和内阻》的电路图,下列说法中正确的是( ) A 、该电路图有错误,缺少一只与电流表相串联的保护电阻 B 、用一节干电池做电源,稍旧电池比全新电池效果好 C 、几节相串联的干电池比单独一节干电池做电源效果好 D 、实验中滑动变阻器不能短路 3、为了测出电源的电动势和内阻,除待测电源和开关、导体以外,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的:( ) A 、一个电流表和一个电阻箱 B 、一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器 C 、一个电压表和一个电阻箱 D 、一个电流表和一个滑动变阻器 4、在《测定电源电动势和内阻》的实验中,进行数据处理时的作图,正确做法是( ) A 、横坐标I 的起点一定要是零 B 、纵坐标U 的起点一定要是零 C 、使表示实验数据的点尽可能地集中在一边 D 使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸 5、用电压表、电流表测定a 、b 两节干电池的电动势E a 、E b 和内电阻r a 、r b 时,画出的图线如图所示,则由此图线可知( )

A 、E a >E b 、r a >r b B 、E a >E b 、r a <r b C 、E a <E b 、r a >r b D 、 E a <E b 、r a <r b 6、如图所示为两个电池的路端电压U 随电流I 变化的图线,已知图线a ∥b ,则两个电池的电动势E a 、E b 和内电阻r a 、r b 的关系是( ) A 、E a =E b 、r a =r b B 、E a >E b 、r a =r b C 、E a >E b 、r a >r b D 、E a =E b 、r a >r b 7、如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U —I 图线,关于此图线,下列的说法中正确的是:( ) A 、 纵轴的截距表示电源的电动势,即E =3.0V B 、 横轴的截距表示电源的短路电流,即I 短=0.6A C 、 电源的内阻r =5Ω D 、 电源的内阻r =1.0Ω 8、在测量电池的电动势和内阻的实验中,电源的电动势约为6V ,内阻约为0.5Ω,电流表的内阻为0.5Ω,电压表的内阻为6k Ω。为了减小实验的误差,应当采用的电路是如图所示中的:( ) 9、下面给出的用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法中,既能减小偶然误差,又直观简便的方法是:( ) A 、测出两组I 和U 数据,代入?? ?+=+=r I U E r I U E 2211方程组,求出E 和r B 、测出多组I 和U 数据,代入方程求出几组E 和r ,最后求出平均值 C 、测出多组I 和U 数据,画U —I 图线,根据图线求出E 和 r

2.10实验:测电源电动势和内阻 习题2 (附答案)

姓名: 测电源电动势和内阻习题2 1、在《测定电源电动势和内阻》的实验中,为使实验效果明显且不易损坏仪器,应选择下列哪种电源为好() A、内阻较大的普通干电池 B、内阻较小的普通蓄电池 C、小型交流发电机 D、小型直流发电机 2、如图所示为《测定电源电动势和内阻》的电路图,下列说法中正确的是() A、该电路图有错误,缺少一只与电流表相串联的保护电阻 B、用一节干电池做电源,稍旧电池比全新电池效果好 C、几节相串联的干电池比单独一节干电池做电源效果好 D、实验中滑动变阻器不能短路 3、为了测出电源的电动势和内阻,除待测电源和开关、导 体以外,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的是() A、一个电流表和一个电阻箱 B、一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器 C、一个电压表和一个电阻箱 D、一个电流表和一个滑动变阻器 4、在《测定电源电动势和内阻》的实验中,进行数据处理时的作图,正确做法是() A、横坐标I的起点一定要是零 B、纵坐标U的起点一定要是零 C、使表示实验数据的点尽可能地集中在一边 D、使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸 5、用电压表、电流表测定a、b两节干电池的电动势E a 、E b 和内电阻r a 、r b 时,画出的图线如图所示,则由此图线可知() A、E a >E b 、r a >r b B、E a >E b 、r a <r b C、E a <E b 、r a >r b D、E a <E b 、r a <r b 6、如图所示为两个电池的路端电压U随电流I变化的图线,已知图线a∥b,则两 个电池的电动势E a 、E b 和内电阻r a 、r b 的关系是() A、E a =E b 、r a =r b B、E a >E b 、r a =r b C、E a >E b 、r a >r b D、E a =E b 、r a >r b 7、如图所示为根据实验数据画出的路端电压U随电流I变化的图,由图线可知,该电池的电动势E= V,电池的内电阻r= 。 8、如图所示的电路中,R 1 、R 2 为标准电阻,测定电源电动 势和内电阻时,如果偶然误差可以忽略不计,则电动势的 测量值真实值,内电阻的测量值真实值,测 量误差产生的原因是。 9、在用伏安法测电池电动势和内电阻的实验中,若线 路器材接触良好,某同学按下图连接好电路合上开关 以后,发现电流表示数很大,电压表示数为零,移动 滑动变阻器的触头,两电表的示数均无变化,产生这样的故障的原因是;又若在实验中出现两电表的示数正常,但移动变阻器触头时,两电表的示数不变化,产生这样的故障原因是。

2.10实验:测电源电动势和内阻 习题1 (附答案)

姓名: 2.10实验:测电源电动势和内阻 习题1 1.在测量电源电动势和内阻的实验中,电源的电动势约为6 V ,内阻约为0.5 Ω,电流表的内阻约为0.5 Ω,电压表的内阻为6 k Ω.为了减小实验误差,应当采用的电路是选项中的( ) 2.右图是根据某次测定电源的电动势和内阻的实验记录的数据作出的U -I 图象,下列关于这个图象的说法中正确的是( ) A .纵轴截距表示待测电源的电动势,即E =3.0 V B .横轴截距表示短路电流,即I 0=0.6 A C .根据r =E I 0,计算出待测电源内阻为5 Ω D .根据r =|ΔU ΔI |,计算出待测电源内阻为1 Ω 3.用如图所示电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R 0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有: (a)电流表(量程0.6 A 、3 A); (b)电压表(量程3 V 、15 V); (c)定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W); (d)定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W); (e)滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω、额定电流2 A); (f)滑动变阻器(阻值范围0~100 Ω、额定电流1 A). 那么: (1)要正确完成实验,电压表的量程应选择______ V ,电流表的量程应选择________ A ;R 0应选择________ Ω的定值电阻,R 应选择阻值范围是________ Ω的滑动变阻器. (2)引起该实验系统误差的主要原因是____ ____. 4.如图所示电路可用来测定电池组的电动势和内电阻。其中V 为电压表(其电阻足够大),定值电阻R =7.0 Ω。在电键未接通时,V 的读数为6.0 V ;接通电键后,V 的读数变为5.6 V 。那么,电池组的电动势和内电阻分别等于( ) A .6.0 V ,0.5 Ω B .6.0 V ,1.25 Ω C .5.6 V ,1.25 Ω D .5.6 V ,0.5 Ω 5.用如图(左)所示的电路来测量电池电动势和内电阻,根据测得的数据作出了如图(右)所示的U -I 图线,由图可知( ) A .电池电动势的测量值是1.40 V B .电池内阻的测量值是3.50 Ω C .外电路发生短路时的电流为0.40 A D .电压表的示数为1.20 V 时电流表的示数I ′=0.20 A 6在做测干电池电动势和内阻的实验时备有下列器材可供选用.

伏阻法和安阻法测量电源电动势和内阻

测量电源电动势和内阻2 一、实验目的 会用安阻法或伏阻法测量电源的电动势和内阻,会利用图像求解电动势和内阻 二、实验原理 1、安阻法:用电流表、电阻箱测量。如图1 所示:测出两组或多组I、R值,就能算出 电动势和内阻。原理公式: E= 。 2、伏阻法:用电压表、电阻箱测量。如图2 所示:测出两组或多组U、R值,就能算出 电动势和内阻。原理公式:E= 。 三、实验器材和电路的选择 待测电源、开关、导线、变阻箱、电压表、电流表 四、实验步骤: 1、恰当选择实验器材,按图1或2连好实验仪器。 2、闭合开关S,接通电路,记下此时电流表和电阻箱的示数或电压表与电阻箱的示数。 3、改变电阻箱的阻值,记下各电阻对应的电流表和电压表的示数。 4、断开开关S,拆除电路。 5、分析处理数据,并求出E和r。 五、数据处理 例1、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999.9Ω)、一只电流 表(量程I g=0.6 A,内阻r g=0.1 Ω)和若干导线 (1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图中器件的连接 方式,画线把它们连接起来。 (2)实验中该同学得到两组数据R1=5.6Ω,I1=0.25A; R2=3.2Ω,I2=0.42A。利用这两组数据你能否得到电源的电动势和 内阻? (3)该同学继续实验得到了多组(R,I),并且该同学想用画图像的方式处理数据,为使处 理数据变得简单,该同学想取合适的物理量作为坐标,从而使画出的图像为直线,为了达到 这一目标,则该位同学应分别以什么量作为坐标?请你定性的画出图像。 (4)接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录。当电 阻箱的阻值R=2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如左下图所示.处理实验数据时,首先计 算出每个电流值I的倒数 1 I;再制作R- 1 I坐标图,如右下图所示,图中已标注出了(R, 1 I) 的几个与测量对应的坐标点,请你将与左下图实验数据对应的坐标点也标注在右下图上。 (5)在图上把描绘出的坐标点连成图线。 (6))根据图描绘出的图线可得出这个电池的电动势 E=________V,内电阻r=________Ω。 例2、某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电 动势E和内阻r,R为电阻箱,V为理想电压表,其量程略大 于电池的电动势。实验中通过多次改变电阻箱的阻值R,从电 压表上读出相应的示数U,该小组同学发现U与R不成线性关 系,于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示。 回答下列问题: (1)根据表中的数据和实验原理,你认为第______(填序号)组数据是错误的,原因是 _______________________________________________________ (2)为了得到线性关系,你觉得该小组该以什么量作为坐标轴,请定性画出图像。并说出图 像的什么表示电源的电动势和内阻。

电源电动势和内阻测定的几种方法

例谈电源电动势和内阻测定的几种方法 李霞 实验是物理学习中的重要手段,虽然高考是以笔试的形式出现的,但却力图通过考查设计性的实验来鉴别考生独立解决新问题的能力。因此,在平时的学习中要充分挖掘出物理教材中实验的探索性因素,不断拓宽探索性实验设置的新路子,努力将已掌握的知识和规律创造性的运用到新的实验情景中去。笔者结合习题简略介绍几种测量电源电动势和内阻的方法。 一. 用一只电压表和一只电流表测量 例1. 测量电源的电动势E 及内阻r (E 约为4.5V ,r 约为1.5Ω)。 器材:量程为3V 的理想电压表V ,量程为0.5A 的电流表A (具有一定内阻),固定电阻R =4Ω,滑动变阻器R ',开关K ,导线若干。 (1)画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出。 (2)实验中,当电流表读数为I 1时,电压表读数为U 1;当电流表读数为I 2时,电压表读数为U 2,则可以求出E =___________,r =___________。(用I I U U 1212,,,及R 表示) 解析:由闭合电路欧姆定律E U Ir =+可知,只要能测出两组路端电压和电流即可,由E U I r E U I r =+=+1122,可得: E I U I U I I r U U I I =--<> = --<> 2112 21 1221 12 我们可以用电压表测电压,电流表测电流,但需注意的是题给电压表的量程只有3V , 而路端电压的最小值约为()U E Ir V V =-=-?=4505 15375....,显然不能直接把电压表接在电源的两端测路端电压。依题给器材,可以利用固定电阻R 分压(即可以把它和 电源本身的内阻r 共同作为电源的等效内阻“R r +”),这样此电源的“路端电压”的最 小值约为()()U E I R r V V V =-+=-?=<4505551753....,就可直接用电压表测“路端电压”了,设计实验电路原理图如图1所示。

高二物理测量电源的电动势和内阻练习题

高二物理测量电源的电动势和内阻练习题 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

第3节、测量电源的电动势和内阻 一、选择题: 1、在《测定电源电动势和内阻》的实验中,为使实验效果明显且不易损坏仪器,应选择下列哪种电源为好() A、内阻较大的普通干电池 B、内阻较小的普通蓄电池 C、小型交流发电机 D、小型直流发电机 2、图所示为《测定电源电动势和内阻》的电路图,下列说法中正确的是() A、该电路图有错误,缺少一只与电流表相串联的保护电阻 B、用一节干电池做电源,稍旧电池比全新电池效果好 C、几节相串联的干电池比单独一节干电池做电源效果好 D、实验中滑动变阻器不能短路 3、为了测出电源的电动势和内阻,除待测电源和开关、导体以外,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的:() A、一个电流表和一个电阻箱 B、一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器 C、一个电压表和一个电阻箱 D、一个电流表和一个滑动变阻器 4、在《测定电源电动势和内阻》的实验中,进行数据处理时的作图,正确做法是() A、横坐标I的起点一定要是零 B、纵坐标U的起点一定要是零 C、使表示实验数据的点尽可能地集中在一边 D使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸 5、用电压表、电流表测定a、b两节干电池的电动势E a、E b和内电阻r a、 r b时,画出的图线如图所示,则由此图线可知() A、E a>E b、r a>r b B、E a>E b、r a<r b C、E a<E b、r a>r b D、E a<E b、r a<r b 6、如图所示为两个电池的路端电压U随电流I变化的图线,已知图线a∥ b,则两个电池的电动势E a、E b和内电阻r a、r b的关系是() A、E a=E b、r a=r b B、E a>E b、r a=r b

高中物理测定电源的电动势和内阻

难点96测定电源的电动势和内阻 1.实验原理 闭合电路的欧姆定律,E=U+h 2.常用的测量方法 (1)滑动变阻器+电压表+电流表法,称为伏安法. (2)电阻箱+电流表法,称为安阻法. (3)电阻箱+电压表法,称为伏阻法. 3.电路连接 用伏安法测一节干电池的电动势(约1:5 V)与内阻时,电压表的量程选3V、电流表的量程选0.6 A,滑动变阻器采用限流式接法,原理图如图所示. 4.数据处理 处理数据的方法,有两种(以伏安法为例)

5.误差分析 本实验“伏安法”及“电阻箱+电压表法”测的是电源与电压表并联成的等效电源的电动势和内阻,故可推出电动势和内阻的测量值均小于真实值;“电阻箱+电流表法”测的是电源与电流表串联组成的等效电源的电动势和内阻,故可推出电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值大于真实值, 提示:由于实验室中配备的电压表内阻一般较大,故其分流较小,用“伏安法”进行实验时,相对待测电源而言,采用电流表的外接法误差较小. 如果要测的电池内阻比较小,通常可串联一定值电阻作为保护电阻,以起到保护电源的作用,此时可把定值电阻等效为电源内阻,如典例38. 求内阻(斜率)时,一定要注意纵轴电压不是从0开始的, 典列D 某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,串联了一只2 Q的保护电阻R。,实验电路如图甲所示.

(1)按电路原理图甲连接实物图乙. (2)该同学连好电路后,顺利完成实验,测得下列五组数据: 根据数据在图丙坐标上画出U-I图像,并求出该电池的电动 (3)在本实验中,由于电压表V的分流作用,所以通过电源的电流 大于电流表的示数,所以产生系统误差的原因是电压表V的分流作用.

测量电源电动势和内阻教案

《测量电源的电动势和内阻》教案 一.教学目标: (一)知识与技能 1.掌握伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理,实验器材,实验步 骤及注意事项; 2.学会用图像法科学的处理数据。 (二)过程与方法 注重培养实验动手意识及综合分析问题的能力。 (三)情感态度与价值观 ? 培养实事求是的科学态度、严谨的逻辑推理和运算能力。 二.教学重难点: (一) 重点:伏安法测量电源电动势和内阻的方法 (二) 难点:用电源的U-I 图像处理数据 三.教学用具: 多媒体设备和相关的实验器材 四.教学方法: 多媒体教学与讲授法结合,小组合作讨论交流,学生演示实验等 ' 五.课程类型: 新授课 六.课时按排 1课时 七.教学过程 (一)实验目的: (1)学会用伏安法测量电源电动势和内阻,掌握实验原理,会选取实验器材,熟悉实验步骤。 (2)掌握测量数据的处理,特别是用U-I 图像处理数据。 — (二)实验原理 小组讨论:通过预习课本本节内容,结合导学案,讨论用伏安法测量电源电动势和内阻所依据的原理。 学生展示:根据闭合电路欧姆定律 可得出: 改变外电路电阻R ,可得到不同的路端电压U. 学生讨论并设计:用伏安法测量电源电动势和内阻的实验电路图。 & r R E I += I r E U -=

教师讲解:移动滑动变阻器的滑片P ,改变其接入电路中的阻值,当其接入电路中阻值分别是R 1、R 2时,对应的在电路中的电流为I 1、I 2,路端电压为U 1、U 2,代入,即可获得一组方程: r I E U r I E U 2211-=-= 计算得出211221I I U I U I E --= I U I I U U r ??=--=2112 — (三)实验器材 被测电源(两节干电池串联组成的电源) 伏特表(量程0~3V )、滑动变阻器(20Ω,2A ),安培表(0 ~ 0.6A )、电键、导线。 (四)实验步骤 (1)教师指导一名学生在讲台上根据实验电路图连接实物图,通过摄像装置将连接过程同步投影到大屏幕上,其它同学能详细的观察到讲台上同学的操作过程。 (2)测量之前另一名学生检查电路连接是否正确,滑动变阻器接入电路中阻值是否调到最大.,电表的指针是否指零;电流是否从电表正接线柱流入,负接线柱流出;量程选择是否合适等。 (3)两名同学配合完成实验数据采集,闭合电键,调节滑动变阻器滑片的位置) @ 1 2 3 4 5 6 U/V $ I/A [ (4)断开电键,拆除电路,整理好器材。 (五)注意事项

电源的电动势和内阻练习题

电源的电动势和内阻练习题 一、多选题(本题共计 10 小题,每题 3 分,共计30分,) 1. 许多人造卫星都用太阳电池供电.太阳电池由许多电池板组成.某电池板不接负载时的电压是600μV,短路电流是30μA.则下列说法正确的是() A.该电池板的电动势是600μV B.该电池板的内阻为20Ω C.如果将一20Ω的电阻同该电池板组成闭合回路,电源的输出功率为300W D.我们可以通过调节外电路的电阻值来调节该电池板的电动势 2. 下列说法中正确的是() A.电流的方向就是电荷定向移动的方向 B.电源外部存在着由正极指向负极的电场,内部存在着由负极指向正极的电场 C.电源的电动势反映把电能转化成其他形式的能的本领的大小,与是否接入电路无关 D.干电池的电动势为1.5V表示电路中每通过1C的电量,干电池把1.5J的化学能转化为电能 3. 关于电源电动势,下列说法中正确的是() A.电动势就是电压,它是内外电路电压之和 B.电动势不是电压,但在数值上等于内外电压之和 C.电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 D.电动势的大小与外电路的结构(如外电路是否接通和外电路的连接方式)无关 4. 下列关于电源的说法中正确的是() A.电源的电动势就是电源的路端电压 B.电路中,如果每通过1C的电荷,电源能把2J的其他形式的能量转化为电能,则电源的电动势就为2V C.电源的电动势跟外电路无关 D.电源的输出电流越大,则电源的电动势也就越大 5. 关于电源的电动势,下列说法正确的是() A.电动势的单位是伏特 B.电动势的单位是焦耳 C.电源的电动势就是电压 D.电源的作用是在导体中建立电场,驱动自由电荷做定向移动 6. 下列关于电源电动势的说法正确的是() A.把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势将保持不变 B.在某电池供电的电路中每通过2C的电量,电池提供的电能是4J,那么电池的电动势是0.5V C.电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领 D.电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置 7. 关于电动势,下列说法正确的是() A.电源电动势的大小只由电源本身决定 B.因电动势的单位和电势差相同,所以电动势实质上就是电势差 C.电动势为1.5V,表明电池能将1C电荷增加1.5J的电势能 D.电源不接入电路时电动势为零 8. 关于电源电动势的说法正确的是() A.电源电动势等于内外电路电势降落之和 B.电源电动势等于外电路的路端电压 C.电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压 D.电源电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小 9. 一节干电池的电动势为1.5V,其物理意义可以表述为() A.外电路断开时,路端电压是1.5V B.外电路闭合时,1s内它能向整个电路提供1.5J的化学能 C.外电路闭合时,1s内它能使1.5C的电量通过导线的某一截面 D.外电路闭合时,导线某一截面每通过1C的电量,整个电路就获得1.5J电能 10. 下列关于电源和电源的电动势说法正确的是() A.电源的作用可以使电路中有持续电流 B.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压 C.铅蓄电池的电动势为2V,表示电池将1C的正电荷从正极移至负极的过程中,2J的化学能转变为电能

如何测电源电动势和内阻(精)

如何测电源电动势和内阻 湖北云梦一中 乾华高 432500 在新课标高中物理教学和高考中,测电源电动势和内阻在高考中一直是一个高考热点,下面笔者根据长期一线教学的经验从各方面进行分析总结,希望对大家有所帮助。 一、测量的电路与误差 测电源电动势和内阻常见方法是伏安法,其次还有伏阻法和安阻法等一些方法。 1.伏安法测电源电动势和内阻 左图叫安培表相对待测电源的外接法,由于伏特表的分流作用,将出现系统误差。右图叫安培表相对待测电源的内接法,由于安培表的分压作用,将出现系统误差。考虑实际电表不理想的影响,我们可作出如上的图象,虚线是理论上的情况,实线是实验中实际得到的图象,通过对图象的分析可得到: 安培表的外接法:E 测 < E 真 ,r 测 < r 真 安培表的内接法:E 测 = E 真 ,r 测 > r 真 一般在实验中由于安培表的外接法测得的电源内阻误差较小,故本实验一般都采用安培表的外接法。 2.伏阻法电源电动势和内阻 实验中要用到一块电压表和一只电阻箱(或阻值已知的定值电阻两只),电路如图,因为: E=U 1+11R U r ; E=U 2+21 2R U r 可联立方程求解E 和r 或取多组R 的值转化成图象法处理, 实验误差:E 测r 真,也可按等效电源的思想分析误差。 二、图象法在本实验中的应用 例1:如下图中的右图是用伏安法测电源电动势和内阻的到的一条 外特性曲线,则:电源的电动势E=____________,电源的内 阻r=____________,电源被导线短接时的短路电流 I s =_____________. 解析:纵截距表示电源电动势,E=1.5V, 横截距是否表示短 路电流 一定要看坐标原点表示的路端电压是否从0开始, 甲 乙

(推荐)高中物理测定电源电动势和内阻总结

测定电源电动势和内阻 1. 实验原理 本实验的原理是闭合电路欧姆定律. 1) 具体方法 a) 利用实验图10-1所示电路,改变滑动变阻器的阻值,从电流表、电压表中读 出几组U 、I 值,由U =E -Ir ,可得:r I E U 11-=,r I E U 22-=,解之得: ?????? ?--=--=2112211221I I U U r I I U I U I E b) 利用如实验图10-1所示的电路,通过改变R 的阻 值,多测几组U 、I 的值(至少测出6组),并且变化范围昼大些,然后用描点法在U -I 图象中描点作图,由图象纵截距找出E ,由图象斜率 r I E I U tan m ==??= θ找出内电阻,如实验图10-2 所示. ? 由于电源内阻r 很小,故电流表对电源而言要外接,不然的话, g R r r +=测,内阻测量的误差太大. ? 由于偶数误差的存在,方法(1)的结果可能存在较大的误差,因此在实验 中采取方法(2)处理数据. 2. 实验器材 电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池. 3. 实验步骤 1) 恰当选择实验器材,照图连好实验仪器,使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动 触头滑到使接入电阻值最大的一端.

2) 闭合开关S ,接通电路,记下此时电压表和电流表的示数. 3) 将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置,记下此时电压表和电流表 的示数. 4) 继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置,记下各位置对应的电压表和 电流表的示数. 5) 断开开关S ,拆除电路. 6) 在坐标纸上以U 为纵轴,以I 为横轴,作出U —I 图象,利用图象求出E 、r . 4. 数据处理的方法 1) 本实验中,为了减小实验误差,一般用图象法处理实验数据,即根据各次测出的U 、 I 值,做U -I 图象,所得图线延长线与U 轴的交点即为电动势E ,图线斜率的值即 为电源的内阻r ,即m I E I U r = ??= .如实验图10-2所示. 2) 应注意当电池内阻较小时,U 的变化较小,图象中描出的点呈现如实验图10-3(甲) 所示状态,下面大面积空间得不到利用,所描得的点及做出的图线误差较大. 为此,可使纵轴不从零开始,如实验图10-3(乙)所示,把纵坐标比例放大,可使结果误差小些.此时,图线与纵轴的交点仍代表电源的电动势,但图线与横轴的交点不再代表短路状态,计算内阻要在直线上选取两个相距较远的点,由它们的坐标值计算出斜率的绝对值,即为内阻r . 5. 实验误差分析 1) 偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U —I 图象时描点不很准确. 2) 系统误差 a) 电流表相对电源外接 如图,闭合电路的欧姆定律U=E-Ir 中的I 是通过电源的电流,而图1电路由于电压表分流存在系统误差,导致电流表读数(测量值)小于电源的实际输出电流(真实值)。设通过电源电流为I 真,电流表读数为I 测,电压表内阻为R v ,电压表读数为U ,电压表分流为I v ,由电路结构,

测电源的电动势及内阻方法及例题

测电源的电动势及内阻 一、伏安法(U -I 法) 这是课本上提供的常规方法,基本原理是利用全电路欧姆定律,即U =E -Ir ,测出路端电压及电路中的总电流,用解方程组的办法求出电动势和内阻.原理图如图1所示,实验基本器材为电压表和电流表.改变不同的R 值,即可测出两组不同的U 和I 的数据,有 E =U 1+I 1r ①,E =U 2+I 2r ② 由①②式得: E = 2 11 221I I U I U I --,r =211 2I I U U --. 多测几组U 、I 数据,分别求出每组测量数据对应的E ,r 值,最后求出平均值.还可以用图象确定电池的电动势和内电阻.由U =E -Ir 知,对于确定的电池,E ,r 为定值,U 是I 的一次函数,U 与I 的对应关系图象是一条直线.其图象持点有: ①当I =0时,U =E ,这就是说,当外电路断路时,路端电压等于电源电动势.所以反映在U -I 图线上是图线在纵轴U 上的截距(等于电源的电动势E ).如图2. ②当R =0时,U =0,这时I =I 短=r E .即是,当电源短路时,路端电压为零.这时电路中的电流并不是无穷大,而是等于短路电 路I 短 .反映在U -I 图线上是图线在横轴I 上的截距(等于I 短 ),如图2所示.根据I 短 =r E ,可知r =短I E .这 样,从图中求出E 和I 短,就能计算出r . 对于r =短I E ,对比图线可以看出,短I E 实际上就是U -I 图线斜率的大小(斜率取绝对值).所以求电源内阻r 变成了求图线斜率的大小. 由于实际实验中数据采集范围的限制以及作图的规范,使得这个实验的U -I 图线的纵轴起点一般并不是零,因为若不这样取法 将会使全图的下半部变为空白,图线只集中在图的上面的31 部分,它既不符合作图要求,又难找出图线与横轴的关系.一般说 来纵轴的起点要视电压的实验值(最小值)而定,但图线与横轴的交点不再是短路电流了.常在这里设考点,值得引起注意. 这样一来就不能从图线上得到短路电流I 短.在这种情况下一般是从图线上任取两点A 、B ,利用A 、B 两点的数值求得图线的斜率以获得电源电阻r 的值.如图3所示.r 的数值应是 r = A B B A I I U U -- 当然,也可以是 r =0 0I U E - 其中U 0是纵轴的起点值,I 0是此时横轴的截距.注意,这里的I 0并不是短路电流I 短. 如图8所示,这是由于电压表的分流I V ,使电流表示值I 小于电池的输出电流I 真,I 真=I +I V ,而I V =V R U ,显见U 越大I V 越大, 只有短路时U =0才有I 真=I =I 短,即B 点,它们的关系可用图9表示,实测的图线为AB ,经过I V 修正后的图线为A ′B ,即实测的r 和E 都小于真实值.实验室中J0408型电压表0~3V 挡内阻为3k ,实验中变阻器R 的取值一般不超过30,所以电压表的 分流影响不大,利用欧姆定律可导出r =V 1R r r 真 真+,=V 1R r E 真 真+,可知r >r 真,这在中学实验室中是容易达到的,所以课本上采取这种电路图.这种接法引起误差的原因都是由于电压表的分流影响. 图8 图9 另一种电路是将电流表外接,如图10所示,其等效电路图如图11所示. 图10 图11 由于电流表的分压U A 的影响,使电压表的测量值小于电池的端电压U 端=U 真,而有U 真=U 测+U A 的关系.且U A =IR A ,故电流I 越大,U A 也越大,当电路断开时,U 测=U 真,即图12中的A 点.实测的图线为AB ,当将电流表内阻看成内电路的一部分时(如图11所示),r 测=r 真+R A ,这样处理后,图线可修正为AB ′但此时图线与横轴的交点并不为电池的短路电流,由图线可知:E 测=E 真,r 测>r 真.只有当R A <

测定电源的电动势和内阻练习题

测定电源的电动势和内阻练习题 【基础达标】 1.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:A.干电池E(电动势约为1.5 V、内电阻大约为1.0 Ω) B.电压表V(0~15 V) C.电流表A(0~0.6 A、内阻0.1 Ω) D.电流表G(满偏电流3 mA、内阻R g=10 Ω) E.滑动变阻器R1(0~10 Ω、10 A) F.滑动变阻器R2(0~100 Ω、1 A) G.定值电阻R3=990 Ω H.开关、导线若干 (1)为了方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器是________(填写“R1”或“R2”); (2)请在线框内画出你所设计的实验电路图,并在图中标上所选用器材的符号; (3)如图所示为某一同学根据他设计的实验,绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E=________ V,内电阻r=________ Ω. 【答案】(1)R1(2)电路图如图所示(3)1.47(1.46~1.48均对)0.83(0.81~0.85均对)

【解析】 从实验操作方便和安全角度出发,滑动变阻器选小阻值,大额定电流的R1;所给器材中电压表量程过大,不能选用,需要把电流表G与R3串联,被测量电源的内阻很小,电流表相对电源用外接法;图象与纵轴的截距为1.47 mA,为断路时通过G的电流.断路电流乘以(R3+R g)等于1.47 V,为电源电动势;图线的斜率为电源内阻r=0.83 Ω. 2.某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时,发现里面除了一节1.5 V 的干电池外,还有一个方形的层叠电池.为了测定层叠电池的电动势和内阻,实验室中提供了如下器材: A.电流表A1(满偏电流10 mA,内阻10 Ω) B.电流表A2(0~0.6 A~3 A,内阻未知) C.滑动变阻器R0(0~100 Ω,1.0 A) D.定值电阻R(阻值990 Ω) E.开关S与导线若干 (1)该同学根据现有的实验器材,设计了如图所示的电路.请你按照电路图在图中完成实物连线.

实验14:测定电源的电动势和内电阻

实验十四:测定电源的电动势和内阻 【实验播放】 1、实验目的: (1)加深对闭合电路欧姆定律的理解 (2)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用. (3)学会用伏安法测电池的电动势和内阻. (4)学会利用图象处理实验数据. 2、实验原理: 本实验的原理是闭合电路欧姆定律。 具体方法为:(1)利用如图1所示电路,改变滑动变阻器的阻 值,从电流表、电压表中读出几组U 、I 值,由U =E-Ir ,可得: U 1=E-I 1r ,U 2=E-I 2r ,解之得: 211221I -I U I -U I E =,2 112I -I U -U r = (2)利用如图1示的电路,通过改变R 的阻值,多测几组 U 、I 的值(至少测出6组),并且变化范围尽量大些,然后用描点 法在U 一I 图象中描点作图,由图象纵截距找出E ,由图象斜率 tan θ=I U ??=m I E =r ,找出内电阻,如图2所示. 3、实验器材 电流表、电压表、变阻器、开关、导线及被测干电池. 4、实验步骤 (1)恰当选择实验器材,照图连好实验仪器,使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接人电阻值最大的一端. (2)闭合开关S ,接通电路,记下此时电压表和电流表的示数. (3)将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置,记下此时电压表和电流表的示数. (4)继续移动滑动变阻器的滑动触头至其他几个不同位置,记下各位置对应的电压表和电流表的示数. (5)断开开关S ,拆除电路. (6)在坐标纸上以U 为纵轴,以I 为横轴,作出U 一I 图象,利用图象求出E 、r 。 5、数据处理 (1)本实验中,为了减小实验误差,一般用图象法处理实验数据,即根据各次测出的U 、

电池电动势与内阻习题与答案

电池电动势与内阻 一、单选题(共3小题) 1.在“测电源电动势和内阻”的实验中,某同学作出了两个电源路端电压U与电流I的关系图线,如图所示。两个电源的电动势分别为E1、E2,内阻分别为r1、r2。如果外电路分别接 入相同的电阻R,则两个电源的() A.路端电压和电流不可能同时相等 B.输出功率不可能相等 C.总功率不可能相等 D.效率不可能相等 考点:电源的电动势和内阻 答案:D 试题解析: 由图可知、,而关于R的方程是可以有正解的,外电阻相同,则路端电压也相同,选项A错误;路端电压和电流相等,则输出功率相等,选项B错误; 、,是可能的,因此也是可能的,选项C错误;,,效率不可能相等,选项D正确。 2.单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周,在内外电路中释放的总能量决定于()A.电源的电动势B.通过电源的电流

C.路端电压的大小D.内、外电阻之和 考点:电源的电动势和内阻 答案:A 试题解析:电动势反映电源自身在其内部将正电荷从负极移到正极的过程中,克服电场力所做的功,将其他形式的能量转化为电能的本领.qE=qU外+qU内. 3.如图所示的图象中,I是电源的路端电压随电流变化的图象,II是某电阻两端的电压随电流变化的图象,下列说法中正确的是() A.该电源的电动势为6V内阻为1 B.该电阻的阻值为1 C.当该电源向该电阻供电时电阻上消耗的功率为8W D.当该电源向电阻供电时电源的效率为33.3% 考点:电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律 答案:D 试题解析:I图中,截距表小电动势,斜率表示内阻,A正确。II图中,斜率表示电阻R,为0.5Ω,B错误。交点处为两者组成电路时的工作状态,,C正确。 ,D正确。 第II卷(非选择题) 本试卷第二部分共有1道试题。 二、填空题(共1小题)

测电源电动势和内阻

第九节 实验——测电源电动势和内阻 【实验原理】如图所示。根据闭合电路欧姆定律Ir U E +=,用电压表测出路端电压,电流表测出干路电流,通过滑动变阻器触头的调节,读出两组U 、I 的值,得到方程组: ???+=+=r I U E r I U E 2211 联立解得??? ????--=--=211 2211221I I U U r I I U I U I E 【数据处理】 1.计算法:在这个实验中,可以根据上述的两个方程组,求解得到电源电动势E 和电源内阻r 。方法虽然简单,但由于在实验中人为的主观因素比较大,所以误差可能很大 2.图像法:这个实验中,我们常采用图像法求解电源电动势E 和电源内阻r 。 如图所示:总坐标轴U 描述的电路的路端电压,横坐标轴描述的是电路中的干路电流。那么: 纵截距(图线与总坐标轴的交点)表示电路的开路电压,等于电源电动势E 横截距(图线与横坐标轴的交点)表示电路的短路电流 斜率的绝对值表示电源的内阻r ,有短 I E r = 【误差分析】 当电压表、电流表都是理想电表时,测量结果就和上面的结果一样。但是,由于电压表的内阻不是无限大,电流表的内阻不是无限小。所以,电压表或电流表就会对测量结果有影响,造成理论上的误差。 1、电流表外接: 如右图甲所示,电压表测的是路端电压,但电流表测的不是干路电流——电压表分流了。 其干路电流 V A V A R U I I I I + =+=>I A 电压表测量的是路端电压外U 如右图中黑色线表示根据测量结果画出来的图线 红色线表示理论上对应的真实图线 图线中的P 点表示的物理意义是:电路中的路端电压为U ,电路中 的干路电流为I 。因为,干路电流V CE ZH EN I I I +=,所以,我们只 需把P 点向右平移一小段距离I ?(V I I =?),就可以找到真实的 路端电压和真实的干路电流所对应的点P ’。当电压表的示数U 越来 越小时,电压表中的电流I V 就越来越小,向右的平移量I ?就越来 越小。当电压表中的示数为零时,电压表就不再分流了,此时向右的平移量I ?=0 ,电流表中的电流

测定电源的电动势和内阻过程及例题(详细讲解)

测定电源的电动势和阻 【考纲知识梳理】 一、实验目的 1.测定电池的电动势和电阻。 二、实验原理 1、如图所示电路,只要改变外电路R 的阻值,测出两组I 、U 的数值,代人方程组: 就可以求出电动势E 和阻r .或多测几组I 、U 数据,求出几组E 、r 值,最后分别算出它们的平均值. 此外还可以用作图法来处理实验数据,求出E 、r 的值.在标坐 纸上,I 为横坐标,U 为纵坐标,测出几组U 、I 值,画出U —I 图像, 根据闭合电路的欧姆定律U=E —Ir ,可知U 是I 的一次函数,这个图 像应该是一条直线.如图所示,这条直线跟纵轴的交点表示电源电动 势,这条直线的斜率的绝对值,即为阻r 的值。 2、电源的电动势和阻的实验的技巧 (1)前,变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大;要测出不少于6组I 、U 数据,且变化围大些,用方程组求解时,1与4、2与5、3与6为一组,分别求出E 、r 的值再求平均值. (2)电池的路端电压变化明显,电池的阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池). (3)I 图线时,要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧,个别偏离较大的舍去不予考虑,以减少偶然误差.本实验由于干电池阻较小,路端电压U 的变化也较小,这时画U —I 图线时纵轴的刻度可以不从零开始,但这时图线和横轴的交点不再是短路电流. (4)在大电流放电时极化现象较严重,电动势E 会明显下降,阻r 会明显增大.故长时间放电不宜超过0.3A .因此,实验中不要将电流I 调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。 (5)还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定. 3、电源的电动势和阻的误差分析:] (1)读完电表示数没有立即断电,造成E 、r 变化; (2)路存在系统误差,I 真=I 测十I V 未考虑电压表的分流; (3)象法求E 、r 时作图不准确造成的偶然误差. ??????+=+=222 111U r I E U r I E

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