物理第8章 恒定电流 实验10 测定电源的电动势和内阻 新人教版

恒定电流恒定电流第八章实验十测定电源的电动势和内阻实验十测定电源的电动势和内阻1 1基 础 知 识 梳 理基 础 知 识 梳 理2 2核 心 考 点 突 破核 心 考 点 突 破3 32 2 年 高 考 模 拟年 高 考 模 拟基础知识梳理基础知识梳理 一、实验目的 1掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法。 2掌握用图象处理实验数据的方法。 3掌握实物图连接的技巧。 二、实验原理 如图甲所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。 此外还可以用图象法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出UI图象，图乙所得直线跟纵轴交点即为_的值，图象的斜率的绝对值即为_的值。电动势电动势内阻内阻r 三、实验器材 电压表，电流表，滑动变阻器，干电池，电键，导线。 四、实验步骤 1选择好电流表、电压表量程，按图甲连接好电路。 2把变阻器的滑动片移到一端，使接入电路的阻值最大。 3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I1，U1)，用同样的方法测量几组I、U值。 4断开电键时，整理器材。 5处理数据，用公式法和图象法求出电动势和内阻的值。 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干电池)。 2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，因此实验中不要将I调得过大。读数要快，每次读完立即断电。 3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，分别求出E、r值再求平均值。 4画UI图象时，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考虑，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集中在上部，呈现下部分大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始，如图所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小，此时图象与横轴交点不表示短路电流，仍可用r|U/I|计算出电池的内阻r。 六、误差分析 1偶然误差 (1)由读数不准和电表线性不良引起误差。 (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EU(IVIA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压。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。 (2)若采用如图甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有EUUAIAr，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大，当电流为零时，UA0，电压为准确值，等于E。 七、其他方案设计 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 用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大。核心考点突破核心考点突破例 1教材原型实验 考点一 (2)闭合开关S前，应先将实物图中的滑动变阻器的滑片移到最_(填“左”或“右”)端，电路中定值电阻R0的作用是_。 (3)闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，测出多组电流表和电压表的值，作出的UI图象如图丙所示，则电池的电动势E_V，电池的内阻r_。 (4)本实验由于存在系统误差，使得电动势的测量值比真实值_(填“大”或“小”)，电池内阻的测量值比真实值_(填“大”或“小”)。左左保护电路保护电路3.80.5小小小小 答案：(1)如图甲所示 (4)将保护电阻等效到电池的内阻，电压表所测电压为路端电压，题图甲中电流表采用内接法，故电流表所测电流偏小，作出UI图线的测量图线和实际图线，虚线表示实际图线，如图乙所示。 从图线可看出，电动势和内阻的测量值均小于真实值。类题演练类题演练 1 (1)请你解答下列问题： 图乙所示电阻箱的读数为_，图丙所示的电压表示数为_ V，由此可算出定值电阻R1的阻值为_。(结果保留三位有效数字)20.02.805.452.860.264例 2实验拓展创新 考点二 (1)器材： 毫安表的内阻为150，满偏电流为3mA；R1和R2为定值电阻，R1850。若使用a和b两个接线柱，电压表量程为15V，则定值电阻R2_； 电流表A(量程0.6A，内阻约0.2)； 两个滑动变阻器，最大阻值分别为10和800，应选最大阻值为_的滑动变阻器。 (2)实验步骤： 按照原理图连接电路； 开关S2拨向c，将滑动变阻器R的滑片移动到最左端，闭合开关S1； 多次调节滑动变阻器的滑片，记下相应的电流表的示数I1和毫安表的示数I2。400010 (3)数据处理： 利用实验测得的数据作出图乙所示的I2I1图象； 由图象得干电池的电动势E_V，内阻r_。(计算结果均保留两位小数) (4)小牛同学认为，可以在作图象的时候以I2为纵轴，(I1I2)为横轴，这样可以从理论上消除由于电压表分流带来的系统误差。请你从实际测量的角度评价一下这样做有无实际意义(已知电流表A的刻度盘上最小一格是0.02A)。 答案：(4)见解析1.47(1.461.48)0.85(0.810.87) (4)改装后的电压表内阻为1000，流过电压表的电流I2I1，故考虑总电流时可忽略I2；且由于电流表刻度盘上最小一格是0.02A，所以10mA数量级为估读值，1mA数量级对于电流表没有意义，而毫安表本身的读数在1mA左右，所以计算(I2I1)没有必要，从有效数字的角度来讲这样做没有意义。类题演练类题演练 2 b1 (3)排除故障后，闭合开关，改变鳄鱼夹P的位置，读出多组电压表读数U和对应aP间的电阻丝长度L，由测得的数据，作出了如图乙所示的图线，则电源的电动势E_V(计算结果保留三位有效数字)。应用该实验中的数据_(填“能”或“不能”)测出该电源的内阻r。2.94不能不能