《领航频道2014年高考物理（人教新课标）总复习课件实验9测定电源的电动势和内阻（53PPT）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《领航频道2014年高考物理（人教新课标）总复习课件实验9测定电源的电动势和内阻（53PPT）（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 实验九 测定电源的电动势和内阻 实验目的 1 掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律 2 掌握用图象法求电动势和内阻的方法 实验原理 1 实验电路 ：如 图所示 2 实验原理 ：闭合电路的欧姆定律 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 实验步骤 1 电流表用 量程，电压表用 3 V 量程，按图连接好电路 2 把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端 3 闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组 I 、 U 值，并填入表格中 第 1 组 第 2 组 第
2、3 组 第 4 组 第 5 组 第 6 组 U /V I /A 4. 断开开关，拆除电路，整理好器材 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 法一：取六组对应的 U 、 I 数据，数据满足的关系式 E E E 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 法二：以路端电压 U 为纵轴、干路电流 I 为横轴建立 U I 坐标系，在坐标平面内描出各组 ( U ， I ) 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
3、致均匀分布在直线两侧，如图 2 所示， 则： ( 1) 图线与纵轴交点为 E . ( 2) 图线与横轴交点为 I 短 ( 3) 图线的斜率表示 r . 误差分析 1 由读数误差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 本实验采用的如图 1 所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流 电流表的示数 I 测 小于电池的输出电流 I 真 因为 I 真 I 测 U / U 越大， U 趋近于零时， 近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如图 3 所示，显然， E 、 r
4、的测量值都比真实值偏小， r 测 r 真 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些 ( 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 、 I 读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得 E 、 r 明显变化 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，类似于逐差法，要将测出的 I 、 U 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 、 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，而不要顾及
5、个别离开直线较远的点，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 ) ，如图乙所示，并且把坐标的比例放大，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，而图线与纵轴的截距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 . 拓展创新 测量电源电动势和内阻的其他方法 1 安 阻法 用一个电流表和电阻箱测量，电路如图，测量 原理为： E I 1 ( R 1 r ) ， E I 2 ( R 2 r
6、 ) ，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 2 伏 阻法 用一个电压表和电阻箱测量，电路如图所示， 测量原理为： E U 1 U 1R 1r ， E U 2 U 2R 2r ，由此可求 出 r 和 E ，此种方法测得的电动势和内阻均偏小 3 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 R V r E ，需满足 R V r . 4 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 V 1 、 V 2 的示数分别为 U 1 、 U 2 ，此时， E U 1 U 2 U 1R
7、 R V 为V 1 的内阻；再闭合 S ， V 1 的示数为 U 1 ，此时 E U 1 U 1 R 解方程组可求得 E 和 r . 考向一 对实验原理和数据处理的考查 ( 2012 高考重庆卷 ) 某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势 r ，并探究电极间距对 E 和 r 的影响实验器材如图所示 ( 1) 测量 E 和 r 的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电 压 U 和流过电源的电流 I ，依据公式 _ _ ，利用测量数据作出U I 图象，得出 E 和 r . ( 2) 将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的
8、影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路 ( 3) 实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的 U I 图象如图中 ( a ) 、 ( b ) 、 ( c ) 、 ( d ) 所示，由此可知： 在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势 _ _ _( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) ，电源内阻 _ _( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 曲线 ( c ) 对应的电源电动势 E _ _ _V ，内阻 r _ _ ，当外电路总电阻为 2 500 时，该电源的输出功率 P _ _ m W .( 均保留三位有效数字 ) 【解析】 ( 1) 由路
9、端电压 U 、电动势 E 及内阻 r 与电流的关系U E 可得 U I 图象 ( 2) 因为电压表为理想表，且要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，则电路图如图所示实物连线见答案 ( 3) 在 U I 图象中， U 轴上的截距代表电动势，图线的斜率为内阻 r ，则电源电动势不变，电源内阻增大图线 ( c ) 对应的 E 为 V ，r 为 4 78 ，当外电路总电阻为 2 500 时，输出功率 P 8 m W . 【答案】 ( 1) U E ( 2) 见图 ( 3) 不变 增大 0. 975 4 78 考向二 实验创新 ( 2012 高考福建卷 ) 某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势 E
10、. ( 1) 先直接用多用电表测定该电池电动势在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如下图，其示数为 _ _V . ( 2) 然后，用电压表 V 、电阻箱 R 、定值电阻 R 0 、开关 S 、若干导线和 该电池组成电路，测定该电池电动势 根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路 闭合开关 S ，调整电阻箱阻值 R ，读出电压表 V 相应示数U . 该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的 R 、 U 数据，并计算出相应的1用表中数据在坐标纸上描点，并作出1U1 R ( ) U ( V ) 1R( 10 2 1) 1U(V 1) 从图线中可求得 E _ _ _ _ V . 【解析
11、】 ( 1) 由多用电表的选择开关知选用的是直流 10 V 挡，则其分度值为 ，根据 “ 半格估读法 ” 可读得结果为 . ( 2) 由电路图知电压表的另一接线柱处于 之间，具体连线见答案 描点、连线见答案注意使所画出的直线尽可能多的通过所描出的点或使所描出的点均匀分布在直线的两侧 由 E U r 有1Ur R1 【答案】 ( 1) 9. 4 ( 2) 如图所示 如图所示 1 【点评】 ( 1) 本题创新点是采用伏阻法测电源电动势由于 是非线性关系，所以在数据处理时并没有画 U R 图象，而是由 E U R 0 r ) 导出1绘的是1U1 ( 2) 本题也可以计算出每个电压下对应的电流值，作
12、U I 图象进行数据处理 1 用电压表、电流表测定电池的电动势和内阻实验，若电池内阻较小，采用的电路是 ( ) 解析： 测定电源的电动势及内电阻的实验中，原理是闭合电路的欧姆定律，电压表要测量路端电压，电流表要测电路中的总电流，所以 A 、 B 项错误；为了使内电阻测量准确，电流表要采用内接法，所以 C 项错误、 D 项正确 答案： D 2 用如图所示的电路测量电池电动势和内电阻时， 若有两只电压表 阻分别为 只电流表 阻 分别为 实验中，为了使 E 、 r 的测量值更精确一些，选择的电表应该是 ( ) A 1B 2C 1D 2解析： 由于电压表有分流作用，所以电阻越大分流作用越小，测量结果精
13、确一些，故选项 A 、 B 正确 答案： 3 ( 2013 合肥质检 ) 某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为 0 20 ，连接电路的实物图如图所示下列对该学生接线的说法错误的是 ( ) A 滑动变阻器不起变阻作用 B 电流表接线有错 C 电压表量程选用不当 D 电压表接线不妥 解析： 变阻器要起到变阻作用接入电路的两根导线一条接在上面的金属杆一端，另一条接在下面的接线柱上；电表接入电路，选好量程后，还应注意正、负接线柱，图中电流表接法不对；在实验中电压表不应并联在电源两端，因为电键断开后，电压表仍有读数 答案： C 4 某实验小组利用如图所示电路测定一节电池 的电动势和内电
