高三物理一轮复习 必考部分 第7章 恒定电流 实验8 测量电源的电动势和内阻教师用书

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”实验八测量电源的电动势和内阻 实验目的1测量电源的电动势和内阻2掌握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81.图实813E和r的求解由UEIr得：，解得：4作图法处理数据，如图实82所示图实82(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短.(3)图线的斜率绝对值表示：r|. 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 实验过程一、实验步骤1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验电路图连接好电路2把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)用同样方法测量几组I、U值填入表格中锦囊妙诀：滑动变阻为外电阻，列表记录两表读数，电压变化便于作图，U轴起点要看清楚，求解E、r要用UI图4断开开关，拆除电路，整理好器材二、数据处理1数据记录：设计表格，将测得的几组U、I值填入表格中第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A2.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UI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)，直线斜率的绝对值即为电池的内阻r，即r. 误差分析1偶然误差(1)读数不准引起误差(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成误差2系统误差由于电压表的分流造成误差甲乙图实83结论：E测E真r测r真 注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池)2要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值3为了使所画直线的斜率不太小，UI图线纵轴刻度可以不从零开始，但要注意此时图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r确定，应根据r确定.考向1数据处理与误差分析(2015江苏高考)小明利用如图实84所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻图实84(1)图中电流表的示数为_A.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：U(V)1.451.361.271.161.06I(A)0.120.200.280.360.44请根据表中的数据，在图实85的坐标纸上作出UI图线图实85由图线求得：电动势E_V；内阻r_.(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_【规范解答】(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UI图线如图所示图线与纵轴交点为“1.61 V”，故E1.61 V，由图线的斜率1.24知，电池内阻为1.24 .注意此处不要用图象与纵轴交点值除以与横轴交点值(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)UI图线见解析1.61(1.591.63都算对)1.24(1.221.26都算对)(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大处理电源的UI图线应注意的问题1在电源的UI图线中，若两坐标轴均从零开始的，则图线与U轴的截距为电源电动势，图线与I轴的截距为电源的短路电流；2若U轴不以零开始，则U轴截距仍为电动势，I轴截距不再是短路电流，则r.考向2器材选取与实验原理(2015天津高考)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，内电阻约1 )的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A.电流表：量程0.6 A，内电阻约1 B电流表：量程3 A，内电阻约0.2 C电压表：量程3 V，内电阻约30 kD电压表：量程6 V，内电阻约60 kE滑动变阻器：01 000 ，额定电流0.5 AF滑动变阻器：020 ，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)(2)下图实86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)图实86(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掉滑动变阻器，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.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标【规范解答】(1)为了使测量更准确，电流表选量程为0.6 A的电流表A，电池组的电动势约4.5 V，故电压表选D，为了便于调节滑动变阻器应选F.(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图甲所示，因此将a、d相连，c、g相连，f、h相连甲乙(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如乙所示，根据闭合电路欧姆定律，得EUr所以，因此可作出 图象处理数据【答案】(1)ADF(2)adcgfh(3)(横纵坐标互换亦可)三种求电动势和内阻的基本方法1用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量如图实87甲所示，测出两组U、I值，就能算出电源的电动势和内阻，当然也能用图象法处理数据原理公式为EUIr.甲乙丙图实872用电流表、电阻箱测量如图乙所示，测出两组I、R值，就能算出电源的电动势和内阻，当然也能用图象法处理数据原理公式为EI(Rr)3用电压表、电阻箱测量如图丙所示，测出两组U、R值，就能算出电源的电动势和内阻，当然也能用图象法处理数据原理公式为EU r.考向3创新实验探究(2017常州模拟)小明利用如图实88甲所示的电路，完成了对电动势约为1.5 V、内阻约为几欧姆的电源的电动势和内阻的测定其中R为电阻箱，R0为阻值为150 的定值电阻小明连接好电路后，通过调节电阻箱的阻值，读出了8组电压表的读数以及相对应的电阻箱的阻值，并以电压的倒数为纵坐标、电阻箱的阻值R为横坐标，把记录的数据描绘在了坐标系中，如图实78乙所示图实88(1)如果电源的电动势用E表示、电源的内阻用r表示，则关于R的表达式应为_(用E、r、R0表示)(2)请在图乙所示的坐标系中画出图线，并根据画出的图线求出该图线的斜率k_V11，图线与纵轴交点的纵坐标为b_V1.(结果保留两位有效数字)(3)结合写出的函数表达式以及图线可知该电源的电动势E_V，内阻r_.(结果保留三位有效数字)【规范解答】(1)由闭合电路欧姆定律得，解得R.(2)将明显错误的点舍掉，画线时应使尽可能多的点落在直线上，不能落在直线上的点均匀地分布在直线的两侧，如图所示；由图可知，斜率k0.004 4 V11，图线与纵轴