2020年高考物理一輪復習 第9章 恒定電流 實驗專題（十一）第44講 測定電源的電動勢和內(nèi)阻學案（含解析）.doc
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第44講 測定電源的電動勢和內(nèi)阻 一、實驗目的 1．進一步理解閉合電路歐姆定律，掌握用電壓表和電流表測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法。 2．掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法；理解并掌握路端電壓U與干路電流I的關系圖象(即UI圖象)與縱、橫坐標軸交點坐標的意義以及圖象斜率的意義。 二、實驗器材 電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙、刻度尺、鉛筆等。 考點一 實驗原理與操作 1．實驗原理 (1)實驗依據(jù)：閉合電路歐姆定律。 (2)實驗電路：如圖1所示。 (3)E和r的求解 ①由U＝E－Ir，得， 解得。 ②作圖法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，由U＝E－Ir，得：圖象與縱軸交點的縱坐標值為E，圖線斜率絕對值為r。 2．實驗操作 (1)連接電路 電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖1連接好電路。 (2)測量與記錄 ①把滑動變阻器的滑片移動到使接入電路的阻值最大的一端。 ②閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)。用同樣方法測量幾組I、U值。填入表格。 ③斷開開關、拆除電路、整理器材。 (2018廣州高中畢業(yè)班綜合測試一)圖a為某同學測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的電路圖。 (1)虛線框內(nèi)是用毫安表改裝成電流表的電路。已知毫安表表頭的內(nèi)阻為10 Ω，滿偏電流為100 mA，電阻R1＝2.5 Ω，由此可知，改裝后電流表的量程為________ A。 (2)實驗步驟如下，請完成相應的填空： ①將滑動變阻器R的滑片移到________端(選填“A”或“B”)，閉合開關S； ②多次調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，記下電壓表的示數(shù)U和毫安表的示數(shù)I；某次測量時毫安表的示數(shù)如圖b所示，其讀數(shù)為________ mA。 ③以U為縱坐標，I為橫坐標，作UI圖線，如圖c所示； ④根據(jù)圖線求得電源的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻 r＝________ Ω。(結果均保留到小數(shù)點后兩位) 解析 (1)根據(jù)電流表改裝原理，改裝后的量程I＝I表＋I1＝I表＋，代入數(shù)據(jù)得I＝0.5 A。 (2)①為保護電路，滑動變阻器為限流式接法時，閉合開關前，電阻應調(diào)至最大，故滑片應移到B端。②毫安表的最小刻度為2 mA，故讀數(shù)為68 mA。④UI圖象縱軸的截距表示電源電動勢，故由圖可知E＝1.48 V(1.47～1.49 V之間均可)，由于橫軸與縱軸的交點處，縱坐標不為0，故不能用縱截距與橫軸截距之比求內(nèi)阻。電流表的電阻RA＝＝2 Ω，由E＝U＋5I(r＋RA)，r＋RA＝＝2.45 Ω，r＝0.45 Ω(0.43～0.48 Ω均可)。 答案 (1)0.5 (2)①B?、?8 ④1.48(1.47～1.49之間均可) 0.45(0.43～0.48之間均可) 方法感悟 (1)畫UI圖象時，為使圖線盡量充滿整個坐標空間，縱軸可不自零開始，并選取合適標度。 (2)若電流表或電壓表內(nèi)阻已知，處理問題時可將其看做一電阻。 在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，所用電流表和電壓表的內(nèi)阻分別為0.1 Ω和1 kΩ，圖中為實驗原理圖及所需元件圖。 (1)在圖中畫出連線將元件按原理圖連接成實驗電路。 (2)一位同學記錄的6組數(shù)據(jù)見下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出UI圖象，根據(jù)圖象讀出電池的電動勢E＝________ V，根據(jù)圖象求出電池內(nèi)阻r＝________ Ω。 答案 (1)如圖甲所示 (2)UI圖象如圖乙所示 1.46(1.45～1.47) 0.72 解析 (1)按照實驗原理圖將實物圖連接起來，如答圖甲所示。 (2)按U、I數(shù)據(jù)，在方格紙UI坐標上找點描跡，如答圖乙所示。然后將直線延長，交U軸于U1＝1.46 V，此即為電源電動勢；交I軸于I＝0.64 A，注意此時U2＝1.00 V，由閉合電路歐姆定律得I＝，則r＝＝ Ω≈0.72 Ω。 考點二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1．數(shù)據(jù)處理 方法一：列方程組求解電動勢和內(nèi)阻的大小 ① ②?、? 根據(jù)以上三組方程分別求出E、r，再取其平均值作為電源的電動勢E和內(nèi)阻r。 方法二：用圖象法處理數(shù)據(jù) 在坐標紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立UI坐標系，在坐標平面內(nèi)描出各組(I，U)值所對應的點，然后盡量多地通過這些點作一條直線，不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側(cè)，則直線與縱軸交點的縱坐標值即是電源電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線斜率的絕對值即為電源的內(nèi)阻r，即r＝＝。 2．誤差分析 (1)偶然誤差：讀數(shù)不準引起誤差；用圖象法求E和r時，由于作圖不準確造成誤差。 (2)系統(tǒng)誤差：用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的方法很簡單，但系統(tǒng)誤差較大，這主要是由于電壓表和電流表內(nèi)阻對測量結果的影響而造成的。用這種方法測電動勢可供選擇的電路有兩種，如圖甲、乙所示。 ①若采用甲圖電路，由于電壓表的分流作用造成誤差，電壓值越大，電壓表的分流越多，對應的I真與I測的差越大。其UI圖象如圖丁所示。 結論：E測
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