《2019高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 实验10 测定电源的电动势和内阻课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 实验10 测定电源的电动势和内阻课件 新人教版（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验10 测定电源的电动势和内阻,-2-,一、实验目的 测定电源的电动势和内阻。 二、实验原理,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。,-3-,四、实验步骤 1.按实验电路图所示连接电路。 2.把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端。 3.闭合开关,调节变阻器,记录几组I、U值,填入表格中。 4.断开开关,拆除电路,整理好器材。 五、数据处理 方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小,根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。,-4-,方法二:用作图法处理数据,如图所示。(1)图线与纵轴交点为E;,-5-,六、误
2、差分析 1.偶然误差 (1)电表读数不准引起误差。 (2)图象法求E和r时作图不准确。 2.系统误差 (1)若采取电流表外接法,由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小。 (2)若采取电流表内接法,由于电流表分压,造成内阻的测量值偏大。,-6-,七、注意事项 1.选用旧电池:为了使电路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电池。 2.电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,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,读电表要快,每次读完立即断电。 3.逐差法求E、r:要测出不少于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
3、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,分别解出E、r值再求平均值。,-7-,4.合理选择标度:为使图线分布空间大,如图所示,纵坐标可以不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,电源的内阻不能,-8-,命题点一,命题点二,命题点三,实验原理与操作 例1(2016四川卷) 用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 ),保护电阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 ),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。,-9-,命题点一,命题点二,命题点三,实验主要步骤: ()将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
4、()逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I; ()以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位); ()求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。 回答下列问题: (1)电压表最好选用 ;电流表最好选用 。 A.电压表(03 V,内阻约15 k) B.电压表(03 V,内阻约3 k) C.电流表(0200 mA,内阻约2 ) D.电流表(030 mA,内阻约2 ),-10-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是 。 A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
5、 B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱 C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱 D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱 (3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E= ,r= 。代入数值可得E和r的测量值。,-11-,命题点一,命题点二,命题点三,答案:(1)A C (2)C (3)ka k-R2 解析:(1)因电源电动势为3 V,且电压表内阻越大,系统误差越小,所以电压表选A;通过电流表的最大电流约为 =176.5 mA,所以电流表选C;(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大
6、,说明滑动变阻器连入电路的电阻丝长度在增长,故滑片P左侧电阻丝连入电路,所以一条导线接在电阻丝左端接线柱,另一条导线接在滑动变阻器金属杆两端中的任意一端接线柱都可,选项C正确;(3)由闭合电路欧姆定律E=U+I(r+R2),可得U=E-I(r+R2),由题意U=0时,I=a,且r+R2=k,所以得E=ka;r=k-R2。,思维点拨此实验是教材上的测量电源的电动势和内阻实验的改进实验;与教材实验不同的地方就是加了两个保护电阻;仪器的选择要考虑实验的误差因素,比如此实验产生误差的是电压表的分流作用,故选择电压表时要尽量用内阻较大的电压表。,-12-,命题点一,命题点二,命题点三,数据处理与误差分析
7、 例2小明利用如图甲所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。,甲 (1)图甲中电流表的示数为 A。,-13-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:,请根据表中的数据,在图乙的方格纸上作出U-I图线。,乙,-14-,命题点一,命题点二,命题点三,由图线求得:电动势E= V;内阻r= 。 (3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为 。,答案:(1)0.44 (2)U-I图线见解析 1.61(1.591.63都算对) 1.24(1.221.26都算对) (3)通电时间较长会使干
8、电池的电动势和内阻发生变化,导致实验误差增大 解析:(1)电流表选用量程为00.6 A,分度值为0.02 A,则其读数为0.44 A。,-15-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)坐标系选择合适的标度,根据表中数据描点作出的U-I图线如图所示。图线与纵轴交点为1.61 V,故E=1.61 V,由图线的斜率 =1.24知,电池内阻为1.24 。注意此处不要用图象与纵轴交点值除以与横轴交点值。 (3)长时间保持电路闭合,电池会发热,电池内阻会发生变化,干电池长时间放电,也会引起电动势变化,导致实验误差增大。,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,本实验的系统误差是由于电压表和电流表内阻影响而导
9、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。当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值=真实值。如图乙所示,可知E测E真,r测r真。,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,测电源电动势的其他方法 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),E=I2(R2+r),由此可求出E和r,此种方法使测得的电动势无偏差,内阻偏大。若已知电流表A的阻值可消除测内阻的系统误差。,-19-,命题点一,命题
10、点二,命题点三,(2)图象法处理数据,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,例3某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 ,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6 A,内阻rg=0.1 )和若干导线。 (1)请根据测定电动势E和内阻r的要求,设计图甲中器材的连接方式,把它们连接起来。,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)闭合开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6 时,其对应的电流表的示数如图乙所示。处理实验数据时,
11、首先计算出每个电流值I的倒,量对应的坐标点,请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上。,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,(3)在图上把描绘出的坐标点连成图线。,丙 (4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内阻r= 。,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,答案:(1)(2)(3)见解析 (4)1.52(1.461.54) 0.3(0.250.35) 解析:(1)把各器件直接串联即可。,(2)当R=2.6 时,由题图乙可知I=0.5 A, =2 A-1,坐标为(2,2.6)。,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,(3)图线是一条倾斜的直线。连线时不能连成折线
12、;为减小偶然误差,个别偏离太远的点舍去。,(4)由闭合电路的欧姆定律得E=I(R+r+rg),则R= -(r+rg),故图线的斜率k表示电池电动势E的大小,纵轴截距的绝对值表示(r+rg)。,r0.3 (0.250.35 均正确)。,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,方法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,测量原理为,内阻均偏小。,(2)图象法处理数据,-26-,命题点一,命题点二,命题点三,例4某同学用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r,R为电阻箱。干电池的工作电流不宜超过0.5 A。实验室提供的器材如下:电压表(量程03
13、V,内阻约3 k);电阻箱(阻值范围0999.9 );开关、导线若干。,甲 乙 (1)请根据图甲的电路图在图乙中画出连线,将器材连接成实验电路。,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,(2)实验时,改变电阻箱R的值,记录电压表的示数U,得到若干组R、U的数据。,出电池组的电动势E= V,内阻r= 。,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,(3)关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法,下列说法正确的是( ) A.电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差 B.该同学读电压表读数引起的误差属于系统误差 C.本实验用图象法处理数据可以减小偶然误差 D.如果将电压表的内阻计算在内就可以减小系统
14、误差,答案:(1)如图所示(2)2.86(2.852.87均可) 6.07(6.066.08均可) (3)CD,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,电动势E=2.86 V,内阻r=6.07 。电压表的分流作用引起的误差属于系统误差,选项A错误;该同学读电压表读数引起的误差属于偶然误差,选项B错误。,-30-,1.(2017青海城东区月考)用图甲所示电路测量一个内阻很小蓄电池的内阻。除蓄电池开关、导线外,可供使用的器材还有:,-31-,A.电压表(量程3 V) B.电流表(量程0.6 A) C.电流表(量程3 A) D.定值电阻R0(阻值3 ,额定功率4 W) E.滑动变阻器R(阻值范围05
15、 ,额定电流为2 A) (1)电流表应选 ;(选填器材前的字母序号) (2)根据实验数据作出U-I图象,如图乙所示,蓄电池的电动势E= V,内阻r= 。(结果保留两位有效数字) (3)采用该方法测得的电动势跟真实值比 ,内电阻跟真实值比 。(均选填“偏大”“偏小”或“相等”),-32-,答案:(1)B (2)2.0 0.33 (3)偏小 偏小,(3)由于电压表的分流作用,电流的测量值小于真实值,电源的U-I图象如图所示,由图象可知,电源电动势的测量值小于真实值,电源内阻的测量值小于真实值。,-33-,2.(2017天津卷)某探究性学习小组利用如图甲所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 k,电阻R1=9.0 k,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0 的电阻。 (1)按图示电路进行连接后,发现aa、bb和cc三条导线中,混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的,将开关S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、b间电压,读数不为零,再测量a、a间电压,若读数不为零,则一定是 导线断开;若读数为零,则一定是 导线断开。,
