测定电源的电动势和内电阻.doc

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1、高三物理第一轮复习资料实验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、掌握用图象法求电源电动势和内阻的方法。【实验原理】根据闭合电路欧姆定律，可得路端电压U和干路电流I的关系：U=E－Ir。由于电源电动势E和内阻r是相对不变的（对于一个给定的电源，E和r是不变的），故U是I的一次函数，在U-I坐标中是一条斜向下的直线。而且，这条直线的纵轴截距就是E，斜率的绝对值就是r。从理论上讲，只要两组U、I值就可以确定这条直线；实验中，由于偶然误差的存在，需要测出一系列的U、I值以确定一

2、条相对准确的直线。【实验器材】干电池（用旧），电压表（量程3V）、电流表（量程0.6A），滑动变阻器，开关和导线。【实验步骤】1、按图14-1连接电路，并让滑动变阻器接入电路的阻值为最大。2、闭合S，调节R的值，获取8组不同的U、I值，并用表格记录好。3、将8组U、I值在U-I坐标中描点，然后将这些点连接成一条直线。该直线的纵轴截距就是电池的电动势E，斜率的绝对值就是电池的内阻r。【注意事项】1、本实验的系统误差的来源取决于路端电压U和干路电流I测量是否准确，而在图14-1的电路中，UV=U，是完全准确的，但IA=I－IV＜I，原因是表的不理想（尽管

3、也不可能理想，但对该实验却完全没有影响）。但是，如果换成图14-2所示的电路，情况并不会得到改善，因为此时IA=I但UV=U－UA，仍然有系统误差。▲２、在图14-1和图14-2中，我们应该选择图14-1。因为，电路图14-1排除了表的不理想因素后，等效电路如图14-3所示，我们可以发现，如果将干电池与RV并联看成一个“新电源”，则该电路测量“新电源”的电动势E新和内阻r新将是完全准确的，所以，E测=E，r测=r（E测＜E；r测＜r）。图14-2也可以排除的不理想因素，等效后电路为图14-4，此时可以将干电池和RA串联看成一个“新电源”，则该电路测量

4、“新电源”的电动势E新和内阻r新将是完全准确的…所以，E测=E，r测=r+RA>r。由于r的值一般和RA比较接近而会比RV小得多，所以，对于图14-2的电路，尽管E的测量完全没有误差，但r测量的相对误差却是相当大的，但对于图14-1的电路，虽然E和r的测量都有误差，但相对误差都会很小。这就是我们选择图14-1电路的道理。３、由于短路时电流达到最大值，对电池的损害极大。因此，实验中测量电流强度和电压时必须远离I短；在所测得的各组U、I数据中，电压值都远离零值。为了使实验数据点大致布满整个图纸，且为了保证直线有一定的倾斜度，U-I坐标中，U的标度一般不从

5、零开始。这就要求最后求“斜率”时，不能直接纵轴交点值除以横轴交点值（因为横轴此时的交点值并不是短路电流）。４、本实验也可以不用图象法处理数据，而用公式法解出多个E和r值，然后统计平均值。５、在测量时，通电时间要短，电流不能过大，若电流过大，待测电源的电动势将迅速跌落，内阻将剧增。（长时间放电不宜超过0.3A；短时间发电不宜超过0.5A）【典例分析】VA1．（共10分）在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，左下为实验原理图，右下为所需器材的实物图．变阻器安培表伏特表电池电键U/VI/A00.100.200.300.400.500.600.7

6、01.001.101.201.301.401.50（1）（3分）试按原理图在实物图中画线连接成实验电路．I（A）0.120.200.310.320.500.57U（V）1.371.321.241.181.101.05（2）（3分）一位同学在实验中记录的6组数据如上表所示，试根据这些数据在右图中画出U—I图线．（3）（4分）根据图线可知被测电池的电动势E＝____V，内电阻r＝__Ω．【例题答案】1．（1）（3分）给分点：①滑动变阻器的连接（1分）；②内外接法的错误，扣2分；③伏特表接在开关前，不受开关控制，扣1分；④正负极有误的扣2分．VA（2）（3

7、分）给分点：①能将数据点正确描出的给1分；②将图线画成折线的扣2分；③所画直线经过点（0.32，1.18）的扣2分；④所画直线虽未过点（0.32，1.18），但不懂得舍弃该点的，扣1分.U/VI/A00.100.200.300.400.500.600.701.001.101.201.301.401.50（3）1.46±0.02V（2分），0.73±0.05Ω（2分）【拓展和提高】用多种方法测定电源的电动势和内阻测定电源的电动势和内阻实验是高考中的热点，主要考查对该实验原理的理解，即用伏安法测电源的电动势和内阻。涉及实验步骤和误差分析的考查，即学会用U

8、-I图象处理实验数据求出电源电动势E和内阻r，以及电表内阻对实验结果产生的影响的误差分析。而高考命题不仅局限