2020版广西高考物理人教版一轮复习课件:8.5 实验10 测定电源的电动势和内阻 .pptx
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1、实验10 测定电源的电动势和内阻,-2-,一、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.掌握用图像法求电动势和内阻的方法。 二、实验原理 1.实验依据:闭合电路欧姆定律。 2.实验电路:如图所示。,-3-,4.用作图法处理数据,如图所示。 (1)图线与纵轴交点为E;,三、实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。,-4-,四、实验步骤 1.按实验电路图所示连接电路,电流表量程取00.6 A,电压表量程取03 V。 2.把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端。 3.闭合开关,调节变阻器,使电流
2、表和电压表有明显示数。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。,-5-,五、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:用作图法处理数据,同实验原理4。,-6-,六、误差分析 1.偶然误差 (1)电表读数不准引起误差。 (2)图像法求E和r时作图不准确。 2.系统误差 (1)相对于电源内阻而言,采取电流表外接法,由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小。 (2)相对于电源内阻而言,采取电流表内接法,由于电流表分压,造成内阻的测量
3、值偏大。,-7-,七、注意事项 1.选用旧电池:为了使电路的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。 2.电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,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,读电表要快,每次读完立即断电。 3.计算法求E、r:要测出不少于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,分别解出E、r值再求平均值。,-8-,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
4、,-9-,能否利用电阻箱、电压表替代滑动变阻器、电压表、电流表完成实验?如果能,请画出实验电路图并写出测量的原理公式;如果不能,请说明原因。,-10-,考点一,考点二,考点三,实验原理与操作 例1用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V,内阻约1 )的电动势和内阻,除待测电池组、开关、导线外,还有下列器材供选用: A.电流表:量程00.6 A,内阻约1 ; B.电流表:量程03 A,内阻约0.2 ; C.电压表:量程03 V,内阻约30 k; D.电压表:量程06 V,内阻约60 k; E.滑动变阻器:01 000 ,额定电流0.5 A; F.滑动变阻器:020 ,
5、额定电流2 A。 (1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (均填仪器的字母代号)。,-11-,考点一,考点二,考点三,(2)下图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将 和 相连、 和 相连、 和 相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。,-12-,考点一,考点二,考点三,(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图像法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以 为纵坐标,以
6、为横坐标。,解析:(1)因三节干电池的电动势约为4.5 V,故电压表应选D;因干电池放电电流不宜过大,故电流表应选A;由电压表和电流表的测量范围可知滑动变阻器选用F即可。 (2)本实验的实验电路如图所示。所以还需要用导线将a与d相连,c与g相连,f与h相连。,-13-,考点一,考点二,考点三,(3)电阻箱代替滑动变阻器,实验电路图如图所示。根据闭合电路欧姆定律得,-14-,考点一,考点二,考点三,例2用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 ),保护电阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 ),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。 实验主要
7、步骤: ()将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关; ()逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I; ()以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位); ()求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。,-15-,考点一,考点二,考点三,回答下列问题: (1)电压表最好选用 ;电流表最好选用 。 A.电压表(03 V,内阻约15 k) B.电压表(03 V,内阻约3 k) C.电流表(0200 mA,内阻约2 ) D.电流表(030 mA,内阻约2 ),-16-,考点一,考点二,考点三,(2)将滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示
8、数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是 。 A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱上 B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱上 C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱上,另一条导线接在电阻丝左端接线柱上 D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱上,另一条导线接在电阻丝右端接线柱上 (3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r,E= ,r= ,代入数值可得E和r的测量值。,-17-,考点一,考点二,考点三,解析:(1)电压表内阻越大,分走的电流越小,误差也就越小,所以选内阻较大的电压表A;当滑动变阻器接入的电阻最小时通过电流表的电流最大,此时通过电流表的电流大小约
9、为I= 176 mA,所以选量程为200 mA的电流表C。 (2)由电路分析可知,若滑动变阻器的滑片右移,电压表示数变大,则滑动变阻器接入电路部分阻值增大,选项C符合题意。 (3)由E=U+I(r+R2),得U=-I(r+R2)+E,对比伏安特性曲线可知,图像斜率的绝对值k=r+R2,所以电源内阻r=k-R2;令U=0,得,答案:(1)A C (2)C (3)ka k-R2,-18-,考点一,考点二,考点三,数据处理与误差分析 例3小明利用如图甲所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。,(1)图甲中电流表的示数为 A。,-19-,考点一,考点二,考点三,(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的
10、示数记录如下:,请根据表中的数据,在图乙的方格纸上作出U-I图线。,乙 由图线求得:电动势E= V;内阻r= 。,-20-,考点一,考点二,考点三,(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为 。,解析: (1)电流表选用量程为00.6 A,分度值为0.02 A,则其读数为0.44 A。 (2)坐标系选择合适的标度,根据表中数据描点作出的U-I图线如图所示。,-21-,考点一,考点二,考点三,图线与纵轴交点为1.61 V,故E=1.61 V,由图线的斜率 =1.24知,电池内阻为1.24 。注意此处不要用图像与纵轴交点值
11、除以与横轴交点值。 (3)长时间保持电路闭合,电池会发热,电池内阻会发生变化,干电池长时间放电,也会引起电动势变化,导致实验误差增大。 答案: (1)0.44 (2)U-I图线见解析 1.61(1.591.63都算对) 1.24(1.221.26都算对) (3)通电时间较长会使干电池的电动势和内阻发生变化,导致实验误差增大,-22-,考点一,考点二,考点三,特别提醒本实验的系统误差是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E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确的电源两端电压。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。当电压表
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