《高考物理 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻（40頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗準(zhǔn)備實驗?zāi)康恼莆沼秒妷罕砗碗娏鞅頊y量電池電動勢和內(nèi)阻的方法，學(xué)會利用圖象法進行處理數(shù)據(jù)的方法.實驗原理UEIr如圖 S9-1 所示，改變 R 的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組 U、I 值，利用_求出幾組 E、r 值，最后分別算出它們的平均值.圖 S9-1實驗器材電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙.實驗過程實驗步驟(1)電流表用 0.6 A 量程，電壓表用 3 V 量程，按圖連接好電路.最大(2)把滑動變阻器的滑片移到使阻值_一端.(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I，U)，用同樣方法測量幾組 I、U 值，記
2、錄在表格中.(4)斷開開關(guān)，整理器材.(5)處理數(shù)據(jù)，求出電源的電動勢和內(nèi)阻的阻值.數(shù)據(jù)處理(1)利用多組(I，U)值畫出 I-U 圖象.(2)利用圖象得出電源的電動勢，計算出電源的內(nèi)阻.實驗分析誤差分析由于實驗電路及電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，本實驗結(jié)果E測E真，r測r真.注意事項(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)大些(選用已使用過一段時間的干電池).(2)電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動勢 E 會明顯下降，內(nèi)阻 r 會明顯增大，故長時間放電不宜超過 0.3 A，短時間放電不宜超過 0.5 A，因此，實驗中不要將 R 調(diào)得過小，讀數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電.【基礎(chǔ)檢測】(2
3、014 年廣東深圳二模)為測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.現(xiàn)提供如下儀器：A.電壓表B.電流表(量程 02 V，內(nèi)阻約 8 k)(量程 00.6 A，內(nèi)阻 rA0.8 )C.滑動變阻器(020 )D.開關(guān)E.若干導(dǎo)線(1)如圖 S9-2 甲、乙所示，為準(zhǔn)確測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，應(yīng)選擇圖_(填“甲”或“乙”).(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至_(填“左”或“右”)端.(3)移動變阻器的滑片，得到幾組電壓表和電流表的示數(shù)，描繪成如圖丙所示的 U-I 圖象.從圖線的截距得出干電池的電動勢為 1.40 V 的理論依據(jù)是：_.(4)利用圖丙可得到干電池的內(nèi)阻為_.(計算結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字
4、)甲乙丙圖 S9-2答案：(1)甲 (2)左 (3)斷路時路端電壓等于電源電動勢(4)0.63考點 1 圖象法求電源電動勢和內(nèi)電阻 重點歸納1.在坐標(biāo)紙上以 I 為橫坐標(biāo)、U 為縱坐標(biāo)，用測出的幾組 I、U 值，畫出 U-I 圖象.如圖 S9-3 所示，所得直線的縱截距即為電源電動勢的值，圖線斜率的絕對值即為內(nèi)阻 r 的值.圖 S9-32.畫 U-I 圖線時，要使較多的點落在這條直線上或各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠(yuǎn)的點可舍去.這樣可使偶然誤差得到部分抵消，提高精確度.3.計算內(nèi)阻要在直線上任取兩個相距較遠(yuǎn)的點，用公式計算出電源的內(nèi)阻 r.4.測量電路存在系統(tǒng)誤差.如圖 S9-4
5、中所示 I真I測IV ，未考慮電壓表的分流.圖 S9-4 典例剖析例 1：(2014 年新課標(biāo)全國卷)利用如圖 S9-5 所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱 R(最大阻值為 999.9 )，電阻 R0(阻值為 3.0 )，電阻R1( 阻值為 3.0 ) ，電流表(量程為 200 mA ，內(nèi)阻為 RA 6.0 )，開關(guān) S.圖 S9-5實驗步驟如下：將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān) S；多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù) I 和電阻箱相應(yīng)的阻值 R；求出直線的斜率 k 和在縱軸上的截距 b.回答下列問題：R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1
6、430.1250.1000.0910.0840.0776.998.0010.011.011.913.0(2)實驗得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，其中電阻 R3.0 時電流表的示數(shù)如圖 S9-6 所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表.答：_；_.圖 S9-6(3)在如圖 S9-7 所示的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖象求得斜率 k_ A11 ，截距 b_A1.圖 S9-7(4)根據(jù)圖象求得電源電動勢 E_V，內(nèi)阻 r_.思維點撥：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出函數(shù)表達式.(2)根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點作出圖象.(3)根據(jù)函數(shù)表達式與圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻.(2)由題意知該電流表的最小分度為 2 mA，由
7、題圖 S9-8可得讀數(shù)為 110 mA，考慮到表格內(nèi)各組數(shù)據(jù)的單位及有效數(shù)字圖 S9-8(3)如圖 S9-8 所示. 1.0 6.0 (4)3.0 1.0備考策略：在測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中，應(yīng)用圖象處理實驗數(shù)據(jù)考得比較多，一般是用電壓表和安培表配合測量電動勢和內(nèi)阻，變化量是 U 和 I，由閉合電路歐姆定律變形得UE-Ir，所以用 U-I 圖象分析，在 U 軸上的截距表示電動勢，圖象斜率等于內(nèi)阻 r.電阻箱與安培表配合測量電動勢和內(nèi)阻，【考點練透】1.(2015 年江蘇卷)小明利用如圖 S9-9 所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻.圖 S9-9(1)圖 1 中電流表的示數(shù)為_A.U/V
8、1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在如圖 S9-10 所示的坐標(biāo)紙上作出 U-I圖線.圖 S9-10由圖線求得：電動勢 E_V；內(nèi)阻 r_.(3)實驗時，小明進行了多次測量，花費了較長時間，測量期間一直保持電路閉合.其實，從實驗誤差考慮，這樣的操作不妥，因為：_.解析：(1)由實驗裝置圖可知，電流表使用 0.6 A 量程，所以讀數(shù)為 0.44 A；(2)描點畫圖，如圖所示，根據(jù) UIrE 可得電動勢為 E1.6 V；圖線的斜率絕對值等于內(nèi)阻 r1.2 ；(3)干電池長時間使
9、用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大.圖 D26答案：(1)0.44 (2)如圖 D26 所示. 1.60(1.581.62 均正確)1.2(1.181.26 均正確)(3)干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大.考點 2 實驗的改進與創(chuàng)新 典例剖析例 2：(2014 年福建卷)某研究性學(xué)習(xí)小組利用“伏安法”測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻，實驗原理如圖 S9-11 甲所示，其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計改裝的電流表，為標(biāo)準(zhǔn)電壓表，E 為待測電池組，S 為開關(guān)，R 為滑動變阻器，R0 是標(biāo)稱值為 4.0 的定值電阻.(1)已知靈敏電流計的滿偏電流 Ig 100 A、內(nèi)
10、阻 rg 2.0 k，若要改裝后的電流表滿偏電流為 200 mA，應(yīng)并聯(lián)一只_的定值電阻 R1.(計算結(jié)果保留 1 位小數(shù))(2)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路.測量次序12345678電壓表讀數(shù) U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改裝表讀數(shù) I/mA20406080100120140160乙甲圖 S9-11(3)某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示：該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法(逐差法)，計算出電池組的內(nèi)阻 r_(計算結(jié)果保留 2 位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點是：_.(4)該小組在前面實驗的基
11、礎(chǔ)上，為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結(jié)果的影響，用一已知電動勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組，通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動勢的測量值與已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測量值總是偏大.若測量過程無誤，則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是_.(填選項前的字母)A.電壓表內(nèi)阻的影響B(tài).滑動變阻器的最大阻值偏小C.R1 的實際阻值比計算值偏小D.R0 的實際阻值比標(biāo)稱值偏大答案：(1)1.0 (2)如圖 S9-12 所示. (3)1.66 充分利用已測得的數(shù)據(jù) (4)CD圖 S9-12備考策略：1.考查知識點的創(chuàng)新對應(yīng)第(1)題借助測定電池組的電動勢和內(nèi)阻實驗，考查了電流表的改裝，電流表改裝的原理為：并聯(lián)一只電阻
12、R1，Igrg(IIg)R1 ，即 R1Igrg.2.數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新對應(yīng)第(3)題(1)“逐差法”一般應(yīng)用在通過紙帶求解加速度的實驗中，本實驗所記錄的數(shù)據(jù)中的讀數(shù)中依次相差 20 mA.所以也可采用逐差法計算電池組的內(nèi)阻.IIg(3)采用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)時能夠充分利用已測得的數(shù)據(jù)，以減小實驗的偶然誤差.3.誤差分析的創(chuàng)新對應(yīng)第(4)題電動勢測量值誤差很小，說明電壓表分流產(chǎn)生的誤差可以忽略不計；通過電源的電流的測量值小于真實值，即與電流計并聯(lián)的電阻 R1 的實際值小于計算值；由電源內(nèi)阻的計算式 rUIR0 知，若 R0 標(biāo)稱值比實際值小，會導(dǎo)致內(nèi)阻測量值總是偏大.項目安阻法伏阻法伏伏法電路圖原
13、理EI(Rr)誤差E測E真，r測r真E測E真，r測r真還可以用以下幾種方法測定電源的電動勢和內(nèi)阻.【考點練透】2.(2016 年四川卷)用如圖 S9-13 所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻.實驗器材：待測電源(電動勢約 3 V，內(nèi)阻約 2 )，保護電阻 R1(阻值 10 )和 R2(阻值 5 )，滑動變阻器 R，電流表，電壓表，開關(guān) S，導(dǎo)線若干.實驗主要步驟：()將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)；()逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù) U 和相應(yīng)電流表的示數(shù) I；()以 U 為縱坐標(biāo)，I 為橫坐標(biāo)，作 U-I 圖線(U、I 都用國際單位)；()求出 U-I 圖線斜率
14、的絕對值 k 和在橫軸上的截距 a.圖 S9-13回答下列問題：(1)電壓表最好選用_；電流表最好選用_.A.電壓表(03 V，內(nèi)阻約 15 k)B.電壓表(03 V，內(nèi)阻約 3 k)C.電流表(0200 mA，內(nèi)阻約 2 )D.電流表(030 mA，內(nèi)阻約 2 )(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大.兩導(dǎo)線與滑動變阻器接線柱連接情況是_.A.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱C.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱D.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱(3)選
15、用 k、a、R1 和 R2 表示待測電源的電動勢 E 和內(nèi)阻 r的表達式 E_，r_，代入數(shù)值可得 E 和 r 的測量值.解析：(1)電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所以選內(nèi)阻較大的電壓表；當(dāng)滑動變阻器接入電阻最小時通過電流表電流最大，此時通過電流表電流大小約為 IER1R2r176 mA，所以選量程為 200 mA 的電流表.(2)由電路分析可知，若滑動變阻器的滑片右移電壓表示數(shù)變大，則滑動變阻器接入電路部分阻值增大，選項 C 符合題意.(3)由 EUI(rR2)，得 UI(rR2)E，對比伏安特性曲線可知，圖象斜率的絕對值 krR2，所以電源內(nèi)阻 r答案：(1)A C (2)C (
16、3)ka kR2易錯點 電源的 UI 圖象例 3：(多選)如圖 S9-14 所示是某電源的路端電壓與電流的)U-I 圖象，下列說法正確的是(A.該電源的電動勢是 2.8 VB.該電源的短路電流是 1.0 AC.該電源的內(nèi)阻是 2.8 D.該電源的內(nèi)阻是 0.8 圖 S9-14求錯解分析：錯選 B、C，誤把圖線與I 軸的截距當(dāng)成了短路電流.錯誤原因是沒有理解短路電流是路端電壓為零時的電流，而與 I 軸相交時路端電壓為2.0 V.看錯短路電流后，用rEI 短內(nèi)阻，而錯選 C.正解分析：圖線與 U 軸的交點表示電流為零時的路端電壓，即是電動勢 E，A 項正確；電流為 1.0 A 時的路端電壓是 2.
17、0 V，所以電源的短路電流應(yīng)該大于 1.0 A，B 項錯誤；電源的內(nèi)阻是該圖線斜率的絕對值，所以 rUI2.82.01.00.8 ，C 錯誤，D 正確.故選 A、D.答案：AD指點迷津：在做“測定電源電動勢和內(nèi)阻”實驗中，由于干電池的內(nèi)阻較小，斜率太小，所以描點及所連線的下部分空間得不到利用，誤差太大，為此，可使縱坐標(biāo)(U 軸)不從零開始，把坐標(biāo)比例放大，以減小誤差，所以這樣畫出的圖線與橫軸(I軸)的交點并不是路端電壓為零時的電流，即不是短路電流.但與縱坐標(biāo)(U 軸)的交點表示電流為零時的電壓，還是表示電動勢E.對于電源的 U-I 圖象，應(yīng)正確地理解其物理意義，不能死記結(jié)論，生搬硬套，應(yīng)從閉合
18、電路歐姆定律來理解，電動勢等于開路時的路端電壓，即圖象中對應(yīng)電流為零時的路端電壓為電源電動勢，而電壓為零時的電流為外電路短路時的電流.【觸類旁通】(2016 年黑龍江牡丹江檢測)為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)采用了“伏安法”，現(xiàn)備有下列器材：A.被測干電池一節(jié)B.電流表 1：量程 00.6 A，內(nèi)阻 r0.3 C.電流表 2：量程 03 A，內(nèi)阻約為 0.1 D.電壓表 1：量程 03 V，內(nèi)阻未知E.電壓表 2：量程 015 V，內(nèi)阻未知F.滑動變阻器 1：010 ，2 AG.滑動變阻器 2：0100 ，1 AH.開關(guān)、導(dǎo)線若干“伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差；在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻.(1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲(填選項前的字母).(2)實驗電路圖應(yīng)選擇圖 S9-15 中的_(填“甲”或“乙”).甲乙丙圖 S9-15(3)根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的 U-I 圖象，則干電池的電動勢 E_V，內(nèi)阻 r_.答案：(1)ABDFH(2)甲 (3)1.5 1
高考物理 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻
