2019年高考物理大一轮复习实验10测定电源的电动势和内阻学案新人教版

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1、实验10　测定电源的电动势和内阻一、实验目的1．测定电源的电动势和内阻．2．加深对闭合电路欧姆定律的理解．二、实验原理1．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．2．用图象法来处理数据，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，如图乙所示，直线跟纵轴的交点的纵坐标表示电源电动势E的值，图线的斜率的绝对值即内阻r的值．三、实验器材　电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．四、实验步骤1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按实验原

2、理图连接好电路．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)．用同样方法测量出六组I、U的值．填入表格中.　　　组数物理量　　第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A4.断开开关，拆除电路，整理好器材．(2018·洛阳月考)在做“测量电源的电动势和内阻”实验时：(1)某同学连接了实物线路图甲中的部分导线，请帮助他将电压表正确地连入电路中．(2)检查电路无误后，闭合开关前，应把滑动变阻器的滑片移到最________端(填“左”或“右”)．(3)某实验小组测得了一系列数据，并在图乙坐标纸上描绘出

3、了该电源的UI图线，根据图线求得电源的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω(保留三位有效数字)．解析：(1)测量电源的电动势和内电阻的实验电路较为简单，只需要滑动变阻器控制电路中的电流，再利用电流表和电压表分别测量电流和电压即可，由于内阻较小，故一般采用相对电源的电流表外接法；同时注意开关应控制整个电路；故实物图如图所示．(2)为了让电流由最小开始调节，故开始时滑动变阻器应调至最大，故应调至最右端；(3)根据U＝E－Ir可知，图象与纵坐标的交点表示电源的电动势，故E＝2.94V；图象的斜率表示内阻，故r＝＝Ω＝1.68Ω.答案：(1)如图所示　(

4、2)右　(3)2.94　1.68一、数据处理1．公式法：联立六组对应的U、I数据，满足关系式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.2．图象法：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系，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，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r

5、，即r＝.二、误差分析1．偶然误差(1)由于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．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．结论：①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值；②E测

6、是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测)，如图甲所示，因为电压表和电池并联，所以r测小于电池内阻r真，因为外电阻R断开时，a、b两点间电压Uab等于电动势E测，此时电源与电压表构成回路，所以Uab

7、，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，分别解出E、r值再求平均值．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，电源的内阻不能用r＝确定，应根据r＝确定．(2018·黑龙江牡丹江模拟)为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：A．被测干电池一节B．电流表1：量程0～0.6A，内阻r＝0.3ΩC．电流表2：量程0～0.6A，内阻约为0.1ΩD．电压表1：量程0～3V，内阻未知E．电压表2：量程0～15V，内阻未知F．滑动变阻器