2019-2020年高中物理第二章直流電路第5節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻教學(xué)案教科版選修3.doc

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2019-2020年高中物理第二章直流電路第5節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻教學(xué)案教科版選修3 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．知道測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)一步理解電源路端電壓隨電流變化的關(guān)系。 2．學(xué)會(huì)根據(jù)圖像合理外推進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。 3．嘗試進(jìn)行電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻測(cè)量誤差的分析，了解測(cè)量中減小誤差的辦法。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．實(shí)驗(yàn)電路 如圖251所示。 圖251 2．實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)閉合電路歐姆定律：E＝U外＋I(xiàn)r，改變外電路電阻R，用電流表和電壓表測(cè)出兩組總電流I1、I2和對(duì)應(yīng)路端電壓U1、U2，即可得到兩個(gè)歐姆定律方程：E＝U1＋I(xiàn)1r和E＝U2＋I(xiàn)2r，解此方程組可得電源的電動(dòng)勢(shì)為：E＝，電源的內(nèi)電阻為r＝。 三、實(shí)驗(yàn)器材 待測(cè)電池一節(jié)，電流表(0～0.6 A)、電壓表(0～3 V)各一塊，滑動(dòng)變阻器一只，開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線若干。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)確定電流表、電壓表的量程，按圖251所示電路把器材連接好，如圖252所示。 圖252 (2)把變阻器的滑動(dòng)片移到一端使阻值最大。 (3)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣的方法測(cè)量并記錄幾組I和U的值。并填入下表： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 I/A U外/V (4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材。 五、數(shù)據(jù)處理 1．公式法 分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組分別解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值E＝，r＝作為測(cè)量結(jié)果。 2．圖像法 把測(cè)出的多組U、I值，在UI圖中描點(diǎn)畫圖像，使UI圖像的直線經(jīng)過(guò)盡可能多的坐標(biāo)點(diǎn)并使不在直線上的各坐標(biāo)點(diǎn)大致均勻地分布在直線的兩側(cè)，如圖253所示，由U＝E－Ir可知，圖線與縱軸截距等于電動(dòng)勢(shì)E，圖線斜率的絕對(duì)值等于內(nèi)阻r，根據(jù)圖線縱截距和斜率得出E、r。 圖253 六、誤差分析 1．偶然誤差 產(chǎn)生原因 減小方法 電壓表、電流表的讀數(shù) 電壓表、電流表指針偏角適當(dāng)大些 描點(diǎn)時(shí)不準(zhǔn)確，畫UI圖像時(shí)不規(guī)范 多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，不在直線上的點(diǎn)，大致均勻分布在直線兩側(cè)。個(gè)別偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)不予考慮 2．系統(tǒng)誤差 (1)電流表相對(duì)于待測(cè)電阻(電源內(nèi)阻)外接。 圖 254 實(shí)測(cè)的E和r都小于真實(shí)值。 (2)電流表相對(duì)于待測(cè)電阻(電源內(nèi)阻)內(nèi)接。 圖 255 E測(cè)＝E真，r測(cè)>r真。 任一種電路都存在系統(tǒng)誤差，若電源內(nèi)阻較小時(shí)，不能采用圖255甲中的測(cè)量電路，盡管電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值準(zhǔn)確，但內(nèi)阻的測(cè)量誤差很大，因此要選用圖254甲中的測(cè)量電路。但若電源內(nèi)阻很大，以至于電流表內(nèi)阻可以忽略，如水果電池，則需用圖255中甲的測(cè)量電路。 七、注意事項(xiàng) (1)電池應(yīng)選使用過(guò)一段時(shí)間的半新電池，這樣可以使路端電壓有較大范圍的變化值。 (2)閉合開(kāi)關(guān)前，一定要把滑動(dòng)變阻器滑片移到電阻最大的一端。 (3)在電流表有明顯示數(shù)且穩(wěn)定后，再讀出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I。 (4)一般來(lái)說(shuō)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)而變化，實(shí)驗(yàn)時(shí)不要長(zhǎng)時(shí)間通電，只是在讀數(shù)時(shí)讓電路接通，其他時(shí)間要斷開(kāi)電路。 (5)該實(shí)驗(yàn)中電流表選0～0.6 A擋，電壓表選0～3 V擋。 八、它案設(shè)計(jì) 1．利用安阻法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 圖256 (1)實(shí)驗(yàn)原理：安阻法是指用電流表和電阻箱組合測(cè)E、r的方法。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖如圖256所示。由閉合電路的歐姆定律E＝I(R＋r)可知，測(cè)出兩組電阻箱的不同值及其對(duì)應(yīng)的電流，由E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，解得E和r，式中I1、I2是電阻箱分別取R1和R2時(shí)電流表讀數(shù)。 (2)數(shù)據(jù)處理 ①公式法：多測(cè)幾組R、I值，由E＝I(R＋r)解得每?jī)山MR、I值對(duì)應(yīng)的E、r值，最后求E、r的平均值。 圖257 ②圖像法：由閉合電路歐姆定律E＝I(R＋r)得，在該關(guān)系式中，E和r為常量，I和R為變量，上式變形得：＝＋R，則與R的關(guān)系圖線是一條如圖257所示的直線，若直線在縱軸的截距為b，斜率為k，則有E＝，r＝。 (3)誤差分析：該接法的誤差是由于電流表的分壓引起的，若設(shè)電流表的內(nèi)阻為RA，則上面方程應(yīng)為E＝I(R＋r＋RA)，由于忽略了電流表的內(nèi)阻RA，電源內(nèi)阻的測(cè)量值為r＋RA，顯然測(cè)量值大于真實(shí)值，不難分析出安阻法測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)無(wú)系統(tǒng)誤差。即E測(cè)＝E，r測(cè)>r。 2．利用伏阻法測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 (1)實(shí)驗(yàn)原理：伏阻法指用電壓表V和電阻箱R組合測(cè)E、r的方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖如圖258所示。根據(jù)E＝U＋r，測(cè)出兩組電阻箱不同值及其對(duì)應(yīng)的電壓，即有E＝U1＋，E＝U2＋，可解得E和r，式中U1、U2是電阻箱分別取R1和R2時(shí)電壓表讀數(shù)。 圖258 (2)數(shù)據(jù)處理 ①公式法：多測(cè)幾組R、U值由E＝U＋r解得每?jī)山MR、U值對(duì)應(yīng)的E、r值，最后求E、r的平均值。 ②圖像法：由閉合電路歐姆定律E＝U＋r，在該關(guān)系式中，E和r為常量，U和R為變量，式子變形得＝＋，可見(jiàn)是的一次函數(shù)，圖像為一條直線，直線的斜率為k＝，截距b＝。由此解得E＝，r＝。 圖259 (3)誤差分析：該接法的誤差是由于電壓表的分流引起的，所以電壓表內(nèi)阻越大誤差越小。經(jīng)分析，該接法所測(cè)的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r都比真實(shí)值偏小。即E測(cè)＜E，r測(cè)＜r。 [例1]　在用電壓表和電流表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表和電流表的內(nèi)阻分別為1 kΩ和0.1 Ω，圖2510中甲、乙為實(shí)驗(yàn)原理圖及所需器件圖。 (1)在圖中畫出連線，將器件按原理圖連接成實(shí)驗(yàn)電路。 圖2510 (2)一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見(jiàn)下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖2510丙中畫出UI圖像，根據(jù)圖像讀出電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，求出電池內(nèi)阻r＝________Ω。 I(A) 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (3)若不作出圖線，只選用其中兩組U和I的數(shù)據(jù)，用公式E＝U＋I(xiàn)r列方程求E和r，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，其中選用第________組和第________組的數(shù)據(jù)，求得E和r誤差最大。 [解析]　(1)按照實(shí)驗(yàn)原理圖將實(shí)物圖連接起來(lái)，如圖甲所示。 (2)根據(jù)U、I數(shù)據(jù)，在方格紙UI坐標(biāo)上找點(diǎn)描跡。如圖乙所示，然后將直線延長(zhǎng)，交U軸于U1＝1.46 V，此即為電源電動(dòng)勢(shì)；交I軸于I＝0.65 A，注意此時(shí)U2＝1.00 V，由閉合電路歐姆定律得I＝， 則r＝＝Ω≈0.71 Ω。 (3)由圖線可以看出第4組數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離直線最遠(yuǎn)，若取第3組和第4組數(shù)據(jù)列方程組求E和r，相當(dāng)于過(guò)圖中3和4兩點(diǎn)作一直線求E和r，而此直線與所畫的直線偏離最大，所以選用第3組和第4組數(shù)據(jù)求得的E和r誤差最大。 [答案]　(1)見(jiàn)解析　(2)1.46　0.71　(3)3　4 [例2]　一課外小組同學(xué)想要測(cè)量一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻。準(zhǔn)備的器材有：電流表(0～200 mA，內(nèi)阻是12 Ω)，電阻箱R(最大阻值9.9 Ω)，一個(gè)開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線。 (1)由于電流表A的量程較小，考慮到安全因素，同學(xué)們將一個(gè)定值電阻和電流表并聯(lián)，若要使并聯(lián)后流過(guò)定值電阻的電流是流過(guò)電流表的電流的2倍，則定值電阻的阻值R0＝________Ω?！? (2)設(shè)計(jì)的電路圖如圖2511甲所示。若實(shí)驗(yàn)中記錄電阻箱的阻值R和電流表的示數(shù)I，并計(jì)算出，得到多組數(shù)據(jù)后描點(diǎn)作出R圖線如圖乙所示，則該電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。 圖2511 [解析]　(1)由題意可知，設(shè)通過(guò)電流表的電流為I，則通過(guò)電阻R0的電流為2I；則R0＝RA＝6 Ω。 (2)R0與RA并聯(lián)后的電阻為R1＝ Ω＝4 Ω，根據(jù)全電路歐姆定律：E＝3I(R＋R1＋r)，變形可得：R＝－(4＋r)；由圖線可知：4＋r＝6，＝，則r＝2 Ω，E＝6 V。 [答案]　(1)6　(2)6　2 [例3]　某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，使用的器材還包括定值電阻(R0＝5 Ω)一個(gè)，開(kāi)關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖2512甲所示。 圖2512 (1)在圖乙的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請(qǐng)完成余下電路的連接。 (2)請(qǐng)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟： A．檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖丙所示，讀得電阻值是________； B．將開(kāi)關(guān)S1閉合，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，電壓表的示數(shù)是1.49 V； C．將開(kāi)關(guān)S2________，電壓表的示數(shù)是1.16 V；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1。 (3)使用測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的內(nèi)電阻是______(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (4)由于所用電壓表不是理想電壓表，所以測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)比實(shí)際值偏________(選填“大”或“小”)。 [解析]　(1)按電路圖由電源“－”極出發(fā)依次連接實(shí)物，先連接干路再連接支路。 (2)由圖丙讀得電阻箱阻值為R＝20 Ω；將S1閉合、S2斷開(kāi)，電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢(shì)，E＝1.49 V；將S2再閉合，電壓表示數(shù)為R兩端電壓。將電壓表視為理想電表，則干路電流I＝＝ A＝0.058 A。 (3)因?yàn)镮＝，所以r＝－R0－R＝－5－20 Ω≈0.69 Ω。 (4)若考慮電壓表的內(nèi)阻，則S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，電壓表示數(shù)為該表兩端電壓，小于電源電動(dòng)勢(shì)。 [答案]　(1) (2)A.20 Ω　C．閉合　(3)0.69 Ω　(4)小 1．“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中錯(cuò)誤的是(　　) A．應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)電源，以使電壓表示數(shù)的變化比較明顯 B．應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表 C．移動(dòng)變阻器的觸頭時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過(guò)載 D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作UI圖像時(shí)，應(yīng)通過(guò)盡可能多的點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè) 解析：選B　舊的干電池內(nèi)阻大，電壓變化明顯，有利于減小測(cè)E、r的誤差，A正確；為了減小電表對(duì)電路的影響，電流表選內(nèi)阻小的，電壓表選內(nèi)阻大的，故B錯(cuò)誤；為保護(hù)電表，C正確；應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在一條直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，故D正確。 2.如圖2513所示，在用一個(gè)電流表和兩個(gè)定值電阻測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于未考慮電流表的內(nèi)阻，則電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值E、r與真實(shí)值E0、r0相比較，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2513 A．E＝E0，r＝r0 B．E＞E0，r＜r0 C．E＝E0，r＞r0 D．E＞E0，r＞r0 解析：選C　不考慮電流表的內(nèi)阻RA時(shí)，由閉合電路歐姆定律得E＝I1R1＋I(xiàn)1r，E＝I2R2＋I(xiàn)2r 解得r＝，E＝ 考慮電流表的內(nèi)阻RA時(shí)，由閉合電路歐姆定律得 E0＝I1(R1＋RA＋r0)，E0＝I2(R2＋RA＋r0) 解得r0＝－RA＝r－RA＜r， E0＝＝E。 3．(xx江蘇高考)小明利用如圖2514所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量一干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 圖2514 (1)題圖中電流表的示數(shù)為_(kāi)_______A。 (2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下： U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在2515坐標(biāo)紙上作出UI圖線。 圖2515 由圖線求得：電動(dòng)勢(shì)E＝________V；內(nèi)阻r＝____________Ω。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明進(jìn)行了多次測(cè)量，花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間，測(cè)量期間一直保持電路閉合。其實(shí)，從實(shí)驗(yàn)誤差考慮，這樣的操作不妥，因?yàn)開(kāi)________________________________________。 解析：(1)電流表選用量程為0～0.6 A，分度值為0.02 A，則其讀數(shù)為0.44 A。 (2)坐標(biāo)系選擇合適的標(biāo)度，根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出的UI圖線如圖所示。 圖線與縱軸交點(diǎn)為“1.61 V”，故E＝1.61 V，由圖線的斜率＝1.24知，電池內(nèi)阻為1.24 Ω。注意此處不要用圖像與縱軸交點(diǎn)值除以與橫軸交點(diǎn)值。 (3)長(zhǎng)時(shí)間保持電路閉合，電池會(huì)發(fā)熱，電池內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，干電池長(zhǎng)時(shí)間放電，也會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大。 答案：(1)0.44　(2)UI圖線見(jiàn)解析　1.61(1.59～1.63都算對(duì))　1.24(1.22～1.26都算對(duì))　(3)干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大 4．某同學(xué)準(zhǔn)備利用下列器材測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 A．干電池兩節(jié)，每節(jié)的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻約幾歐姆 B．直流電壓表V1、V2，量程均為0～3 V，內(nèi)阻約為3 kΩ C．定值電阻R0，阻值為5 Ω D．滑動(dòng)變阻器R，最大阻值為50 Ω E．導(dǎo)線和開(kāi)關(guān) (1)該同學(xué)連接的實(shí)物電路如圖2516所示，其中還有一根導(dǎo)線沒(méi)有連，請(qǐng)補(bǔ)上這根導(dǎo)線。 圖2516 (2)實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2，描繪出U1U2圖像如圖2517所示，圖中直線的斜率為k，橫軸上的截距為a，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝________，內(nèi)阻r＝________(用k、a、R0表示)。 圖2517 解析：(1)利用兩個(gè)電壓表和一個(gè)定值電阻來(lái)確定電路中的總電流。缺少的導(dǎo)線如圖所示。 (2)電路中的總電流I＝，由閉合電路歐姆定律得U1＝E－I(R0＋r)，聯(lián)立得U1＝U2－，故有＝k,0＝a－，解得E＝，r＝。 答案：(1)如解析圖所示　(2)　 5．某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測(cè)定某一電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)原理如圖2518甲所示，其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì)改裝的電流表 ， 為標(biāo)準(zhǔn)電壓表，E為待測(cè)電池組，S為開(kāi)關(guān)，R為滑動(dòng)變阻器，R0是標(biāo)稱值為4.0 Ω的定值電阻。 (1)已知靈敏電流計(jì)的滿偏電流Ig＝100 μA、內(nèi)阻rg＝2.0 kΩ，若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA，應(yīng)并聯(lián)一只________Ω(保留一位小數(shù))的定值電阻R1。 (2)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路。 圖2518 (3)某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示： 測(cè)量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 電壓表 讀數(shù)U/V 5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 改裝表 讀數(shù)I/mA 20 40 60 80 100 120 140 160 該小組借鑒“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的方法(逐差法)，計(jì)算出電池組的內(nèi)阻r＝________Ω(保留兩位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)是_________________________________________________________________。 (4)該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)際阻值對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，用一已知電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組，通過(guò)上述方法多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn)：電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測(cè)量值總是偏大。若測(cè)量過(guò)程無(wú)誤，則內(nèi)阻測(cè)量值總是偏大的原因是________。(填選項(xiàng)前的字母) A．電壓表內(nèi)阻的影響 B．滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小 C．R1的實(shí)際阻值比計(jì)算值偏小 D．R0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大 解析：(1)根據(jù)并聯(lián)分流規(guī)律可知，Igrg＝(I－Ig)R1，代入解得R1≈1.0 Ω。 (2)連接實(shí)物電路圖時(shí)，注意按照電流的方向依次連接各用電器，最后將電壓表和電流計(jì)分別并入電路。 (3)根據(jù)電源的伏安特性曲線可知，電源的內(nèi)阻r＝－R0，結(jié)合逐差法可得，r＋R0＝4＝≈5.66 Ω，所以r≈1.66 Ω；逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)能夠充分利用已測(cè)得的數(shù)據(jù)，以減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差。 (4)電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值誤差很小，說(shuō)明電壓表分流產(chǎn)生的誤差可以忽略不計(jì)，而內(nèi)阻測(cè)量值偏大，根據(jù)(3)中計(jì)算式可知，其可能原因是R0標(biāo)稱值比實(shí)際值小，D項(xiàng)正確；或者通過(guò)電源的電流的測(cè)量值小于真實(shí)值，即與電流計(jì)并聯(lián)的電阻R1的實(shí)際值小于計(jì)算值，C項(xiàng)正確。 答案：(1)1.0　(2)如圖所示　(3)1.66　充分利用已測(cè)得的數(shù)據(jù)　(4)CD 6.利用如圖2519所示電路，可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源，電阻箱R(最大阻值為999.9 Ω)，電阻R0(阻值為3.0 Ω)，電阻R1(阻值為3.0 Ω)，電流表 (量程為200 mA，內(nèi)阻為RA＝6.0 Ω)，開(kāi)關(guān)S。 圖2519 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開(kāi)關(guān)S； ②多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱相應(yīng)的阻值R； ③以為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，作 R圖線(用直線擬合)； ④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。 回答下列問(wèn)題： (1)分別用E和r表示電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，則與R的關(guān)系式為_(kāi)_______。 (2)實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R＝3.0 Ω時(shí)電流表的示數(shù)如圖2520所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答：①________；②________。 R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 I/A 0.143 0.125 ① 0.100 0.091 0.084 0.077 /A－1 6.99 8.00 ② 10.0 11.0 11.9 13.0 圖2520 圖2521 (3)在圖2521的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k＝________ A－1Ω－1，截距b＝________ A－1。 (4)根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。 解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得E＝，可得＝R＋。 (2)根據(jù)電流表讀數(shù)原理可得：其讀數(shù)為0.110 A，其倒數(shù)為9.09 A－1。 (3)根據(jù)圖線可知，斜率k＝1.0 A－1Ω－1，截距b＝6.0 A－1。 (4)根據(jù)圖線，＝1.0 A－1Ω－1，電動(dòng)勢(shì)E＝3.0 V，＝6.0 A－1，內(nèi)阻r＝1.0 Ω。 答案：(1)＝R＋或?qū)懗桑絉＋(5.0＋r) (2)①0.110?、?.09 (3)如圖所示　1.0　6.0 (4)3.0　1.0 7．某同學(xué)通過(guò)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(kāi)關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為9.999 Ω，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig＝0.6 A，內(nèi)阻rg＝0.1 Ω)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2522甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來(lái)。 圖2522 (2)接通開(kāi)關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀取與R對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄。當(dāng)電阻箱的阻值R＝2.6 Ω時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù)；再制作R坐標(biāo)圖，如圖2523所示，圖中已標(biāo)注出了的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖乙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖上。 圖2523 (3)在圖2523中把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線。 (4)根據(jù)圖2523中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＝________Ω。 解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，需要得到電源的路端電壓和通過(guò)電源的電流，在本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯(lián)充當(dāng)電壓表，測(cè)量電源的路端電壓，通過(guò)電流表的電流也是通過(guò)電源的電流，所以只需要將電流表和電阻箱串聯(lián)接在電源兩端即可。實(shí)物圖的連接如圖所示。 (2)(3)圖線如圖所示。 (4)由閉合電路歐姆定律有E＝I(R＋r＋rg)，解得R＝E－(r＋rg)，根據(jù)R圖線可知：電源的電動(dòng)勢(shì)等于圖線的斜率，內(nèi)阻為縱軸負(fù)方向的截距減去電流表的內(nèi)阻。 答案：(1)(2)(3)圖見(jiàn)解析 (4)1.5(1.46～1.54)　0.3(0.25～0.35)