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时间:2020-08-28
《高考物理必考实验精细精讲实验九测定电源的电动势和内阻学.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实验九测定电源的电动势和内阻目录课前预习·基础落实课堂互动·考点突破课前预习·基础落实【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。2.学会用图象法求电动势和内阻。【实验原理】1.实验依据:闭合电路欧姆定律。2.实验电路(如图实Ⅸ-1所示)U=E-Ir113.E和r的求解:由U=E-Ir得,解得E、r。U=E-Ir224.用作图法处理数据,如图实Ⅸ-2所示。(1)图线与纵轴交点为E;E(2)图线与横轴交点为I=;短rΔU(3)图线的斜率表示r=
2、
3、。ΔI【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。【实验步骤】1.电流表用0.6A
4、量程,电压表用3V量程,按实验电路图连接好实物电路。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。4.断开开关,拆除电路,整理好器材。【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。方法二:用图象法处理数据在坐标纸上以路端电压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(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
5、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ΔU斜率的绝对值即为电池的内阻r,即r=
6、
7、。ΔI【误差分析】1.偶然误差(1)由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)如图实Ⅸ-1所示,在理论上E=U+(I+I)r,其中电压表示数U是准确的电源两端电压。VA而实验中忽略了通过电压表的电流I而形成误差,而且电压表示数越大,I越大.当电压表示数VV为零时,I=0,I=I,短路电流测量值=真实值。如图实Ⅸ-3所示
8、,可知E<E,r<rVA短测真测。真(2)若采用如图实Ⅸ-4甲所示的电路,I为电源电流真实值,理论上有E=U+U+Ir,其中UAAAA不可知而造成误差,而且电流表示数越大,U越大。当电流为零时,U=0,电压为准确值,等于AAE,如图实Ⅸ-4乙所示,可知E=E,r>r。测真测真【注意事项】1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池)。2.干电池在大电流放电时,电动势会明显下降,内电阻会明显增大,因此在实验中不要将电流I调得过大,读数要快,每次读完立即断电。3.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,个别偏离直线太远
9、的点可舍去不予考虑。4.干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,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)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流I,不过斜率的绝对值仍是电源的内电阻。m课堂互动·考点突破考点一实验原理与数据处理[例1](四川理综)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值R。已知电池的电动势约6V,x电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有:电流表A(量程0~30mA);1电流表A(量程0~100mA);2电压表V(量程0~6V);滑动变阻器R(阻值0~5Ω);1滑动变阻器R
10、(阻值0~300Ω);2开关S一个,导线若干条。某同学的实验过程如下:Ⅰ.设计如图实Ⅸ-5所示的电路图,正确连接电路。Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录。以U为纵轴,I为横轴,得到如图实Ⅸ-6所示的图线。Ⅲ.断开开关,将R改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤,得x到另一条U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U)。00回答下列问题:(1)电流表应选用________,滑动变阻器应选用________;(2)由图乙的图线,得电源内阻r=________Ω;(3)用I、U和r表示待测电
11、阻的关系式R=________,代入数值可得R;00xx(4)若电表为理想电表,R接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调x到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围________,电压表示数变化范围________。(选填“相同”或“不同”)[解析]6(1)电路总电阻可能的最小值约为20Ω,则回路中可能的最大电流I=A=300mA,可见,电m20流表应选用A。2若选用滑动变阻器R,电路中电流变化范围太
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