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1、物理人人 教教 版版精精 准准 高高 考考恒定电流恒定电流选修31实验九测定电源的电动势实验九测定电源的电动势1 1知知识识梳梳理理自自测测2 2核核心心考考点点突突破破3 32 2年年高高考考模模拟拟知识梳理自测知识梳理自测一、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
2、跟纵轴交点即为电动势的值，图象的斜率的绝对值即为内阻r的值。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。
3、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
4、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
5、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(1)应该选择的实验电路是图1中的_ (选填“甲”或“乙”)。实验原理与数据处理甲甲(2)现有电流表(00.6A)、开关和导线若干以及以下器材：A电压表(015V)B电压表(03V)C滑动变阻器(050)D滑动变阻器(0500)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)BC(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_。(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表
6、的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映PU关系的是_。1.500.83C解题探究：(1)什么情况下，用题图1中的乙？(2)如何选择滑动变阻器？答案：(1)电流表内阻精确值已知或电源内阻远大于电流表的内阻的情况下，用题图1中的乙图误差小。(2)由题表数据可知，滑动变阻器连入电路阻值都小于50，为方便调节，选择最大电阻为50的滑动变阻器。解析(1)干电池的内阻较小，电压表的分流作用可以忽略，所以选甲图电路。(2)依据安全、精确、方便的原则：电源电压为一节干电池，大约为1.5 V，所以电压表应选B；滑动变阻器串联在电路中，其阻值应选与待测电阻阻值(大约几欧)相当的，应该选
7、C。(3)先描点，再作图，第四个点误差较大，应该舍去，如图所示。答案(3)见解析类题演练 1乙乙 (2)按照(1)中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象。(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为_V，内阻为_。(4)完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：_。0.97 10000电源内阻太大电源内阻太大(4)实际电池的内阻都较小，如干电池、铅蓄电池的内阻都不到1，水果电池的内阻太大，无实际使用价值。(1)先测电阻R1的阻值。请将该同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1。保持电阻箱示数不变，_，读出
8、电压表的示数U2。则电阻R1的表达式为R1_。将将S2切换到切换到b2.00.8(1)写出流过电阻箱的电流I的表达式I_(用U1、U2、R表示)。(2)电源两端电压随电流变化的图象是_ (填“a”或“b”)；当电阻箱阻值调节为_时，两条图线存在交点。b0(3)根据图乙可以求得电源的电动势E_V，内阻r_，该电路中小灯泡消耗的最大功率为_W。(结果均保留两位有效数字)3.0 2.0 1.0实验的改进与创新(1)按图甲在实物图乙中画出连线，并标出导线1和其P端。(3)根据UI图线求出电源的电动势E_V。内阻r_。(保留2位小数)2.90(2.892.91之间均正确之间均正确)1.04(0.931.
9、13之间均正确之间均正确)解题探究：(1)本题中电流表内阻确定吗？需要怎样连接实验电路？(2)画出的UI图线应为直线还是曲线？连线有何要求？答案：(1)本题中电流表内阻确定，所以在实验电路应按照电流表外接形式进行连接；(2)画出的UI图线应为直线，要让直线尽可能通过较多的点，误差大的点舍去，不在直线上的点分居两侧。 解析(1)实物连接如图所示(2)将表中数据进行描点连线，结果如图所示。(3)设电流表的内阻为rg1.00 ，由闭合电路欧姆定律和电路图甲可得EUI(rrg)根据UI图象可知，I0时，EU2.90 V；将U2.5 V，I196 mA代入上式可得r1.04 。答案(1)(2)见解析2年高考模拟年高考模拟
