高考物理創(chuàng)新案例(人教)試驗十 測定電源的電動勢和內(nèi)阻

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歡迎進入物理課堂 一 實驗目的1 掌握伏安法測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法 2 掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻 圖實 10 1 圖實 10 2 三 實驗器材電池 被測電源 電壓表 電流表 滑動變阻器 開關(guān) 導線 坐標紙 鉛筆 四 實驗操作1 實驗步驟 1 電流表用0 6A量程 電壓表用3V量程 按圖實 9 1所示連接好電路 2 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 3 閉合開關(guān) 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 填入表格中 4 斷開開關(guān) 拆除電路 整理好器材 2 數(shù)據(jù)處理本實驗中數(shù)據(jù)的處理方法 一是聯(lián)立方程求解的公式法 二是描點畫圖法 方法一 取六組對應的U I數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式U1 E I1r U2 E I2r U3 E I3r 讓第1式和第4式聯(lián)立方程 第2式和第5式聯(lián)立方程 第3式和第6式聯(lián)立方程 這樣解得三組E r 取其平均值作為電池的電動勢E和內(nèi)阻r的大小 五 注意事項1 為了使電池的路端電壓變化明顯 電池的內(nèi)阻宜大些 可選用已使用過一段時間的干電池 2 實驗中電流不宜過大 每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應立即斷開電源 3 測量數(shù)據(jù)不少于6組 且變化范圍要大些 4 在畫U I圖線時 要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè) 個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮 5 若電壓變化范圍較小 作圖線時 縱軸的刻度可不從零開始 此時要注意E和r的確定 六 誤差分析1 由讀數(shù)不準和電表線性不良引起誤差 2 用圖象法求E和r時 由于作圖不準確造成的誤差 3 測量過程中通電時間過長或電流過大 都會引起E r變化 4 電壓表和電流表的內(nèi)阻影響而導致的誤差 例1 在用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中 1 備有如下器材 A 干電池1節(jié) B 滑動變阻器 0 20 C 滑動變阻器 0 1k D 電壓表 0 3V E 電流表 0 0 6A F 電流表 0 3A G 開關(guān) 導線若干 其中滑動變阻器應選 電流表應選 只填器材前的序號 2 為了最大限度地減小實驗誤差 請在下面的虛線框中畫出該實驗最合理的電路圖 3 某同學記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表所示 試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖實 10 3中畫出U I圖線 根據(jù)圖線得到被測電池的電動勢E V 內(nèi)電阻r 圖實 10 3 解析 1 由于干電池的電動勢只有1 5V 滑動變阻器應選B 從測量的數(shù)據(jù)可以看出電流最大只有0 4A 電流表應選E 2 電路圖如圖實 10 4甲所示 圖實 10 4 3 作出的U I圖象如圖實 10 4乙所示 從圖象上可以看出在U軸上的截距為1 45V 即電源的電動勢為1 45V 圖象斜率的絕對值為 k U I 0 65 0 5 1 3 答案 1 BE 2 如圖實 9 4甲所示 3 U I圖象如圖實 10 4乙所示1 451 3 例2 在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中 由于所用電壓表 視為理想電壓表 的量程較小 某同學設(shè)計了如圖實 10 5所示的實物電路 圖實 10 5 1 實驗時 應先將電阻箱的電阻調(diào)到 選填 最大值 最小值 或 任意值 2 改變電阻箱的阻值R 分別測出阻值R0 10 的定值電阻兩端的電壓U 下列兩組R的取值方案中 比較合理的方案是 選填 1 或 2 1 下面給出多種用伏安法測電池電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法 其中既能減小偶然誤差 又直觀 簡便的方法是 A 測出兩組I U的數(shù)據(jù) 代入方程組E U1 I1r和E U2 I2r 求出E rB 多測幾組I U的數(shù)據(jù) 求出幾組E r 最后分別求出其平均值 C 測出多組I U的數(shù)據(jù) 畫出U I圖象 再根據(jù)圖象求出E rD 測出多組I U的數(shù)據(jù) 分別求出I和U的平均值 用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢E 再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻r 解析 測出多組I U的數(shù)據(jù) 畫出U I圖象可消除某次測量不準造成的偶然誤差 選C 答案 C 2 用如圖實 10 6所示的電路測量電池電動勢和內(nèi)電阻時 若有兩只電壓表V1 V2量程相同 內(nèi)阻分別為RV1 RV2 且RV1 RV2 兩只電流表A1 A2量程相同 內(nèi)阻分別為RA1 RA2 且RA1 RA2 在實驗中 為了使E r的測量值更精確一些 選擇的電表可以是 A V1與A1B V1與A2C V2與A1D V2與A2 圖實 10 6 解析 本實驗的系統(tǒng)誤差主要來源于電壓表內(nèi)阻對電路的影響 電壓表內(nèi)阻越大 電流表所測電流越接近于干路中的電流的真實值 所測電池的內(nèi)阻也越接近電池內(nèi)阻的真實值 故電壓表選用內(nèi)阻大的好 而電流表內(nèi)阻對本實驗無影響 因為電流表內(nèi)阻與R是串聯(lián) 不需知道R與RA的值 故電流表選用哪一個都可以 故選A B 答案 AB 3 測量電源的電動勢及內(nèi)阻的實驗電路圖如圖實 10 7 a 所示 圖 b 中給出的器材有 待測電源 電動勢約為4V 內(nèi)阻約為2 電壓表 內(nèi)阻很大 有5V 15V兩個量程 電流表 內(nèi)阻不計 有0 1A 1A兩個量程 滑動變阻器 阻值范圍0 10 開關(guān) 另有導線若干 試按照圖 a 中的電路在圖 b 中畫出連線 將器材連接成實驗電路 要求正確選擇電表量程 以保證儀器的安全并使測量有盡可能高的精確度 圖實 10 7 解析 電源電動勢約為4V 所以電壓表選擇5V的量程 估算通過電源的最大電流為I 4 2A 2A 所以電流表選擇1A的量程 連線如圖所示 答案 見解析圖 4 要測量一電源的電動勢E 小于3V 和內(nèi)阻r 約1 現(xiàn)有下列器材 電壓表V 3V和15V兩個量程 電阻箱 0 999 9 定值電阻R0 3 開關(guān)和導線 某同學根據(jù)所給器材設(shè)計如圖實 10 8甲的實驗電路 圖實 10 8 1 電路中定值電阻R0的作用是 2 請根據(jù)圖甲電路 在圖乙中用筆畫線代替導線連接電路 3 該同學調(diào)節(jié)電阻箱阻值R 讀出對應的電壓表讀數(shù)U 得到兩組數(shù)據(jù) R1 2 0 時U1 2 37V R2 4 0 時U2 2 51V 由這兩組數(shù)可求得電源的電動勢為E V 內(nèi)阻為r 4 為使最終測量結(jié)果更精確 在不改變實驗方法 不更換實驗器材的前提下 請你對該同學提一條建議 答案 1 保護電源 防止短路 2 見解析圖 3 2 941 2 4 見解析 5 某同學想自己制作一個金屬溫度計 為此該同學從實驗室找到一個熱敏電阻 并通過查資料獲得該熱敏電阻的阻值R隨溫度t變化的圖線如圖實 10 9甲所示 該同學進行了如下設(shè)計 將一電動勢E 1 5V 內(nèi)阻不計 的電源 量程5mA內(nèi)阻Rg 100 的電流表及電阻箱R 及用該熱敏電阻作測溫探頭的電阻R 串成如圖乙所示的電路 把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度 就得到了一個簡單的 金屬電阻溫度計 圖實 10 9 1 電流刻度較小處對應的溫度刻度 填 較高 或 較低 2 若電阻箱阻值R 70 圖丙中5mA刻度處對應的溫度數(shù)值為 解析 1 由閉合電路歐姆定律E Ig R R Rg 可見電流越小電阻越大 而電阻越大溫度則越高 即電流刻度較小處對應的溫度刻度應該較高 2 若電阻箱阻值R 70 時 將數(shù)據(jù)帶入E Ig R R Rg 得熱敏電阻的阻值R 130 結(jié)合圖甲可知此時對應的溫度數(shù)值為30 答案 1 較高 2 30 6 2010 廣東高考 某同學利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻 使用的器材還包括定值電阻 R0 5 一個 開關(guān)兩個 導線若干 實驗原理圖如圖實 10 10 a 圖實 10 10 1 在圖 b 的實物圖中 已正確連接了部分電路 請完成余下電路的連接 2 請完成下列主要實驗步驟 A 檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零 調(diào)節(jié)電阻箱 示數(shù)如圖 c 所示 讀得電阻值是 B 將開關(guān)S1閉合 開關(guān)S2斷開 電壓表的示數(shù)是1 49V C 將開關(guān)S2 電壓表的示數(shù)是1 16V 斷開開關(guān)S1 3 使用測得的數(shù)據(jù) 計算出干電池的內(nèi)阻是 計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 4 由于所用電壓表不是理想電壓表 所以測得的電動勢比實際值偏 填 大 或 小 答案 1 如圖所示 2 A 20 C 閉合 3 0 69 4 小 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全