2020高考物理一轮复习第八章实验十测定电源的电动势和内阻学案(含解析).doc
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1、1实验十 测定电源的电动势和内阻主干梳理 对点激活1测定电源的电动势和内阻。2掌握用图象法求电动势和内阻。闭合电路欧姆定律,实验原理图如图所示。电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔等。1电流表用 0.6 A 量程,电压表用 3 V 量程,按实验原理图所示连接好电路。2把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端。3闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据( I1, U1)。用同样方法测量几组 I、 U 值,填入表格中。4断开开关,拆除电路,整理好器材。21公式法取上表六组对应的 U、 I 数据,数据满足关系式U1 E I1r、 U2 E
2、 I2r、 U3 E I3r,让第 1 式和第 4 式联立方程,第 2 式和第 5 式联立方程,第 3 式和第 6 式联立方程,这样解得三组 E、 r,分别取平均值作为电池的电动势E 和内阻 r 的大小。2图象法以路端电压 U 为纵轴、干路电流 I 为横轴建立 UI 坐标系,在坐标平面内描出各组(I, U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,如图所示,使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),与横轴交点的横坐标为短路电流 I 短 ,直线的斜率的绝对值即为Er电池的内阻 r,即 r 。| U I|1偶然误差(1)由读数
3、不准引起误差。(2)用图象法求 E 和 r 时,由于作图不准确造成的误差。(3)测量过程中通电时间过长或电流过大,都会引起 E、 r 变化。2系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。(1)如图甲所示,在理论上 E U( IV IA)r,其中电压表示数 U 是路端电压。而实验中忽略了通过电压表的电流 IV而形成误差,而且电压表示数越大, IV越大。3即: U 真 U 测I 真 I 测 IV I 测 U测RV结论:当 U 测 0 时, I 真 I 测 ,用 U 真 、 I 真 画出乙图中右侧的修正图,由图可以看出: E 真 E 测 , r 真 r 测 。从电路的角度看,电压表应看成内电路的
4、一部分,故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势 ,因为电压表和电池并联,所以 r 测 小(r测 rRVr RV, E测 ERVr RV)于电池内阻 r 真 ,因为外电阻 R 断开时, a、 b 两点间电压 Uab等于电动势 E 测 ,此时电源与电压表构成回路,所以 Uabr 真 。4从电路的角度看, r 测 r 真 RA。由于通常情况下电池的内阻较小,所以这时 r 测 的误差非常大。1为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应选稍大些(选用已使用过一段时间的干电池)。2在实验中不要将 I 调得过大,每次读完 U 和 I 的数据后应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时极化现象严重
5、,使得 E 和 r 明显变化。3测出不少于 6 组 I 和 U 的数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,类似于逐差法,要将测出的 UI 数据中,第 1 和第 4 组为一组,第 2 和第 5 组为一组,第 3 和第 6 组为一组,分别解出 E、 r 值再求平均值。4在画 UI 图线时,要使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点应对称分布在直线两侧,可舍弃个别离直线较远的点,以减小偶然误差。5干电池内阻较小时, U 的变化较小,此时,坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况,使下部大面积空间得不到利用。为此,可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标 I 必须从零开始),如图
6、乙所示,并且把纵坐标的比例放大,可使结果的误差减小。此时图线与横轴交点不表示短路电流,而图线与纵轴交点的纵坐标仍为电动势。要在直线上任取两个相距较远的点,用 r ,计算出电池的内阻 r。| U I|以上测量方法一般称为伏安法,测电源的电动势和内阻还有以下几种方法:1安阻法(1)实验原理用一个电流表和电阻箱测量,电路如图所示,测量原理为: E I1(R1 r),5E I2(R2 r),由此可求出 E 和 r,或用图象法处理数据。此种方法使测得的电动势无偏差,但内阻偏大。若已知电流表 的阻值可消除测内阻的系统误差。(2)图象法处理数据2伏阻法(1)实验原理用一个电压表和电阻箱测量,电路如图所示,测
7、量原理为:E U1 r, E U2 r,由此可求出 r 和 E,或用图象法处理数据。此种方法测得的电动U1R1 U2R2势和内阻均偏小。(2)图象法处理数据63粗测法用一只电压表粗测电动势,直接将电压表接在电源两端,所测值近似认为是电源电动势,此时 U E,需满足 RVr。ERVRV r4双伏法用两个电压表可测得电源的电动势,电路如图所示。测量方法为:断开 S,测得V1、V 2的示数分别为 U1、 U2,此时, E U1 U2 r, RV为 V1的内阻;再闭合 S,V 1的示数U1RV为 U1,此时 E U1 r,解方程组可求得 E 和 r。U1RV考点细研 悟法培优考点 1 实验原理与器材选
8、择例 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 1 中的_(选填“甲”或“乙”)。(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:A电压表(015 V)B电压表(03 V)C滑动变阻器(050 )D滑动变阻器(0500 )实验中电压表应选用_;滑动变阻器应选用_。(填相应器材前的字母)7(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 2,请标出余下一组数据的对应点,并画出 UI 图线。序号 1 2 3 4 5 6电压 U(V) 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10电
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