高考物理创新案例(人教)试验十 测定电源的电动势和内阻

欢迎进入物理课堂 一 实验目的1 掌握伏安法测定电源的电动势和内阻的方法 2 掌握用图象法求电动势和内阻 图实 10 1 图实 10 2 三 实验器材电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 铅笔 四 实验操作1 实验步骤 1 电流表用0 6A量程 电压表用3V量程 按图实 9 1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 2 数据处理本实验中数据的处理方法 一是联立方程求解的公式法 二是描点画图法 方法一 取六组对应的U I数据 数据满足的关系式U1 E I1r U2 E 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 取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小 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 可选用已使用过一段时间的干电池 2 实验中电流不宜过大 每次读完U和I的数据后应立即断开电源 3 测量数据不少于6组 且变化范围要大些 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 5 若电压变化范围较小 作图线时 纵轴的刻度可不从零开始 此时要注意E和r的确定 六 误差分析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 4 电压表和电流表的内阻影响而导致的误差 例1 在用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中 1 备有如下器材 A 干电池1节 B 滑动变阻器 0 20 C 滑动变阻器 0 1k D 电压表 0 3V E 电流表 0 0 6A F 电流表 0 3A G 开关 导线若干 其中滑动变阻器应选 电流表应选 只填器材前的序号 2 为了最大限度地减小实验误差 请在下面的虚线框中画出该实验最合理的电路图 3 某同学记录的实验数据如下表所示 试根据这些数据在图实 10 3中画出U I图线 根据图线得到被测电池的电动势E V 内电阻r 图实 10 3 解析 1 由于干电池的电动势只有1 5V 滑动变阻器应选B 从测量的数据可以看出电流最大只有0 4A 电流表应选E 2 电路图如图实 10 4甲所示 图实 10 4 3 作出的U I图象如图实 10 4乙所示 从图象上可以看出在U轴上的截距为1 45V 即电源的电动势为1 45V 图象斜率的绝对值为 k U I 0 65 0 5 1 3 答案 1 BE 2 如图实 9 4甲所示 3 U I图象如图实 10 4乙所示1 451 3 例2 在测量电源的电动势和内阻的实验中 由于所用电压表 视为理想电压表 的量程较小 某同学设计了如图实 10 5所示的实物电路 图实 10 5 1 实验时 应先将电阻箱的电阻调到 选填 最大值 最小值 或 任意值 2 改变电阻箱的阻值R 分别测出阻值R0 10 的定值电阻两端的电压U 下列两组R的取值方案中 比较合理的方案是 选填 1 或 2 1 下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法 其中既能减小偶然误差 又直观 简便的方法是 A 测出两组I U的数据 代入方程组E U1 I1r和E U2 I2r 求出E rB 多测几组I U的数据 求出几组E r 最后分别求出其平均值 C 测出多组I U的数据 画出U I图象 再根据图象求出E rD 测出多组I U的数据 分别求出I和U的平均值 用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E 再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r 解析 测出多组I U的数据 画出U I图象可消除某次测量不准造成的偶然误差 选C 答案 C 2 用如图实 10 6所示的电路测量电池电动势和内电阻时 若有两只电压表V1 V2量程相同 内阻分别为RV1 RV2 且RV1 RV2 两只电流表A1 A2量程相同 内阻分别为RA1 RA2 且RA1 RA2 在实验中 为了使E r的测量值更精确一些 选择的电表可以是 A V1与A1B V1与A2C V2与A1D V2与A2 图实 10 6 解析 本实验的系统误差主要来源于电压表内阻对电路的影响 电压表内阻越大 电流表所测电流越接近于干路中的电流的真实值 所测电池的内阻也越接近电池内阻的真实值 故电压表选用内阻大的好 而电流表内阻对本实验无影响 因为电流表内阻与R是串联 不需知道R与RA的值 故电流表选用哪一个都可以 故选A B 答案 AB 3 测量电源的电动势及内阻的实验电路图如图实 10 7 a 所示 图 b 中给出的器材有 待测电源 电动势约为4V 内阻约为2 电压表 内阻很大 有5V 15V两个量程 电流表 内阻不计 有0 1A 1A两个量程 滑动变阻器 阻值范围0 10 开关 另有导线若干 试按照图 a 中的电路在图 b 中画出连线 将器材连接成实验电路 要求正确选择电表量程 以保证仪器的安全并使测量有尽可能高的精确度 图实 10 7 解析 电源电动势约为4V 所以电压表选择5V的量程 估算通过电源的最大电流为I 4 2A 2A 所以电流表选择1A的量程 连线如图所示 答案 见解析图 4 要测量一电源的电动势E 小于3V 和内阻r 约1 现有下列器材 电压表V 3V和15V两个量程 电阻箱 0 999 9 定值电阻R0 3 开关和导线 某同学根据所给器材设计如图实 10 8甲的实验电路 图实 10 8 1 电路中定值电阻R0的作用是 2 请根据图甲电路 在图乙中用笔画线代替导线连接电路 3 该同学调节电阻箱阻值R 读出对应的电压表读数U 得到两组数据 R1 2 0 时U1 2 37V R2 4 0 时U2 2 51V 由这两组数可求得电源的电动势为E V 内阻为r 4 为使最终测量结果更精确 在不改变实验方法 不更换实验器材的前提下 请你对该同学提一条建议 答案 1 保护电源 防止短路 2 见解析图 3 2 941 2 4 见解析 5 某同学想自己制作一个金属温度计 为此该同学从实验室找到一个热敏电阻 并通过查资料获得该热敏电阻的阻值R随温度t变化的图线如图实 10 9甲所示 该同学进行了如下设计 将一电动势E 1 5V 内阻不计 的电源 量程5mA内阻Rg 100 的电流表及电阻箱R 及用该热敏电阻作测温探头的电阻R 串成如图乙所示的电路 把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度 就得到了一个简单的 金属电阻温度计 图实 10 9 1 电流刻度较小处对应的温度刻度 填 较高 或 较低 2 若电阻箱阻值R 70 图丙中5mA刻度处对应的温度数值为 解析 1 由闭合电路欧姆定律E Ig R R Rg 可见电流越小电阻越大 而电阻越大温度则越高 即电流刻度较小处对应的温度刻度应该较高 2 若电阻箱阻值R 70 时 将数据带入E Ig R R Rg 得热敏电阻的阻值R 130 结合图甲可知此时对应的温度数值为30 答案 1 较高 2 30 6 2010 广东高考 某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻 使用的器材还包括定值电阻 R0 5 一个 开关两个 导线若干 实验原理图如图实 10 10 a 图实 10 10 1 在图 b 的实物图中 已正确连接了部分电路 请完成余下电路的连接 2 请完成下列主要实验步骤 A 检查并调节电压表指针指零 调节电阻箱 示数如图 c 所示 读得电阻值是 B 将开关S1闭合 开关S2断开 电压表的示数是1 49V C 将开关S2 电压表的示数是1 16V 断开开关S1 3 使用测得的数据 计算出干电池的内阻是 计算结果保留两位有效数字 4 由于所用电压表不是理想电压表 所以测得的电动势比实际值偏 填 大 或 小 答案 1 如图所示 2 A 20 C 闭合 3 0 69 4 小 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全