高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 第6节 实验:测定电源的电动势和内阻课件.pdf
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1、第6节实验:测定电源的电 动势和内阻*,基福知识务实教材知识幡合WI一、实验目的1.测定电源的电动势和内阻.2.认识电源输出电压随电流变化的图象.二、实验原理1.实验电路图如图所示2.电动势与内阻的求解(1)计算法由U=E 卜可得Ui=E-h rU2=E-I2r,l1U2-l2Ui t 解得11 I55212流,(2)图象法作出U I图象,利用图象求解,如图所示.图线与纵轴交点为E.图线与横轴交点为短路电短=二A U由图线的斜率可求电源内阻r=|y|.三、实验器材电池(待测电源卜电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线和坐标纸.四、实验步骤1.连接电路:确定电流表、电压表的量程,按照 电路原理图
2、把器材连接好.2.测量数据:闭合开关,调节变阻器,使电流表 有明显示数,记录一组电压表和电流表的读数,用同 样方法测量并记录几组I、U值.3,整理器材:断开开关,整理好器材.4.数据处理:计算法或在坐标纸上作U I图,第1组第2组第3组第4组第5组第6组UNl/A求出E、r.五、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻 宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池).2.干电池在大电流放电时极化现象较严重,电动 势E会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电 时电流不宜超过0.3 A,短时间放电时电流不宜超过 0.5 A.因此,实验中不要将R调得过小,读电表示数 要快,每次读完应立即断
3、电.3.要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要 大些.用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第 1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为 一组,分别解出E、r值再取平均值.4.在画U I图线时,要使较多的点落在这条直 线上或使各点均匀分布在直线的两侧.个别偏离直线 太远的点可舍去不予考虑.这样就可使偶然误差得到 部分抵消,从而提高测量的精度.六、误差分析1.每次读完电表示数没有立即断电,造成E、r 变化.2.测量电路存在系统误差,实验电路采用图a 时,I真=l测+lv,未考虑电压表的分流;实验电路采 用图b时,电路中U真=U测+Ua,未考虑Ua.图a43.用图象法求E、r时,作图不准
4、确造成偶然误 差.4.由于电压表、电流表内阻的影响,按图a实验 结果E测vE真,r测vr真,定性分析如下:由于电压表的 分流,电流表的测量值偏小,而且随着U越大,电流 表的测量值偏小越多.当U=0时,电流表的测量值 等于真实值(这时要求电流表是理想的).据此作出如 图A所示的真实和测量的U I图线,由图不难看出,E、r的测量值均小于真实值.0A按图b的实验结果测=真,r测r真.定性分析如 下:由于电流表的分压,使路端电压的测量值小于真 实值,电流越大,电流表的分压也越大,路端电压的 真实值与测量值的差距越大.若把电流表的内阻放入 电源内,则路端电压的测量值等于真实值,而内阻的 测量值比真实值大
5、了 Ra,由于Ra与r真比较接近,使 内阻测量结果的相对误差很大,所以通常不采用图b 的电路.作出的U I图线如图B.0B7七、测电源电动势和内阻的其他方法1.使用电流表、电阻箱_ 1 Ri Ro+r _ 1 一 咐,4 依广宣+后作j一甩图线,斜率为!截距为今比2.使用电压表、电阻箱 依E=U+r,3=靠十(,作万2图线,斜率r 1为百截距为百R。|核心如识实握 遨ta w角度分析角度tfS二实验器材的选取、数据处理例1利用电流表和电压表测定一节干电池的电 动势和内阻.要求尽量减小实验误差.(1)应该选择的实验电路是图中的(选填“甲”或“乙”).21-0-T|甲乙(2)现有电流表(0-0.6
6、4)、开关和导线若干,以及 以下器材:A.电压表(015 QB.电压表(0-3 V)C.滑动变阻器(0-50 D)D.滑动变阻器(0-500。)实验中电压表应选用;滑动变阻器应选 用.(选填相应器材前的字母)(3)某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组 数据的对应点已经标在图中,请标出余下一组数据的 对应点,并画出UI图线.序号123456电压u/r1.451.401.301.251.201.10电流I/,0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)根据中所画图线可得出干电池的电动势E=V,内阻 r=Q.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Z/A(5)实验
7、中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表 的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.下列 示意图中正确反映P-U关系的是.ABCD解析(1)干电池内阻相对一般电流表内阻而言较 小,为减小电流表分压带来的系统误差,故应选甲.(2)干电池电动势约为L5匕 电压表选片可减小 读数误差.滑动变阻器应选C,若选刀,由于总阻值 较大,则滑片滑动时移动范围小,不便调节.(3)图线应为直线,作图时使尽量多的点在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧,误差较大的点 舍去.(4)由U=E-Ir可得图象上的纵轴截距E=1.50 匕斜率的绝对值r-0.83 Q.(5)输出功率P=UI=-,-+捻,应为开口 向下的抛物线,
8、。正确.答案甲(2*C【变式11 在测量一节干电池的电动势E和内 阻r的实验中,小明设计了如图甲所示的实验电路.(1)根据图甲实验电路,请在图乙中用笔画线代替 导线,完成实物电路的连接.(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片P移至 _(选填a”或b”)端.一不上开关舟,S2接图甲中的1位置,改变滑动 变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流 表示数;S2改接图甲中的2位置,改变滑动变阻器的 阻值,再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数.在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对 应的电流表示数I的图象,如图丙所示,两直线与纵 轴的截距分别为Ua、Ub,与横轴的截距分别为上、Ib.&接
9、1位置时,作出的U-I图线是图丙中的(选填A”或B”)线;2接1位置时,测出的电池电动势E和内阻r 存在系统误差,原因是(选填“电压”或“电 流”)表的示数偏(选填“大”或“小”).解析(1)实物图如图所示(2)为保护电表,闭合开关时滑动变阻器接入电路 的阻值要最大,应将滑片滑至a端;&接1位置时,引起误差的原因是电压表的分 流,使得电流的测量值偏小,故电动势和内阻的测量 值都偏小,所以作出的图象是B.答案(1)见解析(2)a(3)B电流小的电蠹和鬻利用如图所示的实验装置测量某电源开关(1)上图中电流表的示数为 A.调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录 如下:U(F)1.451.361.2
10、7 1.161.06I0.120.20 0.280.360.44请根据表中的数据,在坐标纸上作出UI图线.A UIN由图线求得:电动势E=V;内阻r=_Q.(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,因为解析(1)电流表选用量程为0064,最小分度 值为0.02Z,只读到百分值,读数为0.444(2)坐标系选择合适的标度,根据表中数据描点作 出的U-I图线如图所示.图线与纵轴交点为“L61 V,故E=L61%由图 线的斜率=1.24知,电源内阻为1.24。.注意此处 不能用图象与纵轴交点值除以与横轴交点值.(3)长时间保
11、持电路闭合,电源会发热,电源内阻 会发生变化,干电池长时间放电,也会引起电动势变 化,导致实验误差增大.答案(1)0.44(2)1.61(1.59-1.63 都 算对)1.24(1.22-1.26都算对)U-I图线见解析(3)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【变式2 学习了“测量电源的电动势和内 阻”后,物理课外活动小组自制了一个西红柿电池组,设计了如图所示的实验电路测定电流表的内阻,并用 多种方法测量该电池组的电动势与内阻,请协助完成 实验.闭合开关舟和S2,调节电阻箱并记录电阻箱的 示数R、电流表(灵敏)的示数Io和电压表的示数Uo,由些可知电流表的内阻R4
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