高考物理一轮复习第八单元实验十测定电源的电动势和内阻学案新人教版.docVIP

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实验十测定电源的电动势和内阻

[实验目的]

1．掌握测定电源的电动势和内阻的方法．

2．会用图象法求电动势和内阻．

3．体会一次函数思想在物理实验图象中的应用．

[实验原理]

在闭合电路中,由闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势E、内阻r、路端电压U、电流I存在的关系为U＝E－Ir,E、r在电路中不随外电阻R的变化而改变．测量原理图如图所示,改变外电阻,可测得一系列I和U的值(至少6组),然后再在U-I图象中描点作图,所得直线与纵轴的交点即为电动势E,图线斜率的绝对值为内阻r.

[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、刻度尺、铅笔等．

[实验过程]

1．连接电路：电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按实验电路图连接好电路．

2．测量与记录：

(1)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．

(2)闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)．

(3)用同样方法测量出多组I、U值,填入数据记录表格中．

(4)断开开关,拆除电路,整理好器材．

[数据处理]

设计表格,将测得的六组U、I值填入表格中.

第1组

第2组

第3组

第4组

第5组

第6组

U/V

I/A

(1)在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系．

(2)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,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧．

(3)直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线斜率的绝对值即为电池的内阻r的大小,即r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI))).

[注意事项]

1．为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻大些的电池(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,E和r明显变化．

3．要测出不少于6组的(I、U)数据,且变化范围要大些．

4．画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,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),但这时图线与横轴的交点不再是短路电流,而图线与纵轴的交点仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻．

命题点1教材原型实验

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(0～0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材：

A．电压表(0～15V)

B．电压表(0～3V)

C．滑动变阻器(0～50Ω)

D．滑动变阻器(0～500Ω)

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2中的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I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

电流I/A

0.060

0.120

0.240

0.260

0.360

0.480

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V,内电阻r＝________Ω.(结果保留2位小数)

【分析】(1)在电源的U-I图线中,若两坐标轴上的数据均从零开始,则图线在U轴上的截距为电源电动势,图线在I轴上的截距为电源的短路电流；

(2)若U轴上的数据不从零开始,则U轴截距仍为电动势,I轴截距不再是短路电流,则r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI))).

【解析】(1)干电池内电阻较小,远小于电压表内阻,选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小．

(2)因为一节干电池的电压在1.5V左右,所以电压表选用0～3V量程的；为了便于调节,滑动变阻器选用变阻范围0～50Ω的．

(3)作图过程略,如图：

(4)由U＝E－Ir知U-I图线在U轴上的截距表示E、斜率的绝对值表示r.由图线可得E＝1.50V,r＝0.83Ω.

【答案】(1)甲(2)BC(3)见解析图

(4)1.50(1.49～1.51)0.83(0.81～0.85)

高分技法

伏安法测电动势和内阻系统误差分析

(1)若采用甲图电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差越大．其U-I图象如乙图所示．

结论：E测E真,r测r真．

(2)若采用丙图电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流越大,电流表分压越