高考物理一轮复习 第7章 恒定电流 实验9 测定电源的电动势课件 新人教版选修

恒定电流 选修3 1 实验九测定电源的电动势 知识梳理自测 一 实验目的1 掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法 2 掌握用图象处理实验数据的方法 3 掌握实物图连接的技巧 二 实验原理如图甲所示 改变R的阻值 从电压表和电流表中读出几组I U值 利用闭合电路的欧姆定律求出几组E r值 最后分别算出它们的平均值 此外还可以用图象法来处理数据 即在坐标纸上以I为横坐标 U为纵坐标 用测出的几组I U值画出U I图象 图乙所得直线跟纵轴交点即为电动势的值 图象的斜率的绝对值即为内阻r的值 三 实验器材电压表 电流表 滑动变阻器 干电池 电键 导线 四 实验步骤1 选择好电流表 电压表量程 按图甲连接好电路 2 把变阻器的滑动片移到一端 使接入电路的阻值最大 3 闭合电键 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组数据 I1 U1 用同样的方法测量几组I U值 4 断开电键时 整理器材 5 处理数据 用公式法和图象法求出电动势和内阻的值 五 注意事项1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 选用已使用过一段时间的干电池 2 电池在大电流放电时极化现象较严重 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 读数要快 每次读完立即断电 3 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 分别求出E r值再求平均值 4 画U I图象时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去不考虑 以减小偶然误差 5 干电池内阻较小时 U的变化较小 此时坐标图中数据点将集中在上部 呈现下部分大面积空间得不到利用 为此 可使纵坐标不从零开始 如图所示 把坐标的比例放大 可使结果的误差减小 此时图象与横轴交点不表示短路电流 仍可用r U I 计算出电池的内阻r 六 误差分析1 偶然误差 1 由读数不准和电表线性不良引起误差 2 用图象法求E和r时 由于作图不准确造成的误差 3 测量过程中通电时间过长或电流过大 都会引起E r变化 2 系统误差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 而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 2 若采用如图甲所示的电路 IA为电源电流真实值 理论上有E U UA IAr 其中UA不可知 而造成误差 而且电流表示数越大 UA越大 当电流为零时 UA 0 电压为准确值 等于E 七 其他方案设计以上测量方法一般称为伏安法 测电源的电动势和内阻还有以下几种方法 1 安阻法用一个电流表和电阻箱测量 电路如图甲所示 测量原理为 E I1 R1 r E I2 R2 r 由此可求出E和r 此种方法使测得的电动势无偏差 但内阻偏大 核心考点突破 1 应该选择的实验电路是图1中的 选填 甲 或 乙 实验原理与数据处理 甲 2 现有电流表 0 0 6A 开关和导线若干以及以下器材 A 电压表 0 15V B 电压表 0 3V C 滑动变阻器 0 50 D 滑动变阻器 0 500 实验中电压表应选用 滑动变阻器应选用 选填相应器材前的字母 B C 4 根据 3 中所画图线可得出干电池的电动势E V 内电阻r 5 实验中 随着滑动变阻器滑片的移动 电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化 图3的各示意图中正确反映P U关系的是 1 50 0 83 C 解题探究 1 什么情况下 用题图1中的乙 2 如何选择滑动变阻器 答案 1 电流表内阻精确值已知或电源内阻远大于电流表的内阻的情况下 用题图1中的乙图误差小 2 由题表数据可知 滑动变阻器连入电路阻值都小于50 为方便调节 选择最大电阻为50 的滑动变阻器 解析 1 干电池的内阻较小 电压表的分流作用可以忽略 所以选甲图电路 2 依据安全 精确 方便的原则 电源电压为一节干电池 大约为1 5V 所以电压表应选B 滑动变阻器串联在电路中 其阻值应选与待测电阻阻值 大约几欧 相当的 应该选C 3 先描点 再作图 第四个点误差较大 应该舍去 如图所示 答案 3 见解析 类题演练1 乙 2 按照 1 中你选择的方案 在给出的坐标纸上作出图象 3 利用你作出的图象 可求出该柠檬电池的电动势为 V 内阻为 4 完成实验后 该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是 0 97 10000 电源内阻太大 4 实际电池的内阻都较小 如干电池 铅蓄电池的内阻都不到1 水果电池的内阻太大 无实际使用价值 1 先测电阻R1的阻值 请将该同学的操作补充完整 闭合S1 将S2切换到a 调节电阻箱 读出其示数R0和对应的电压表示数U1 保持电阻箱示数不变 读出电压表的示数U2 则电阻R1的表达式为R1 将S2切换到b 2 0 0 8 1 写出流过电阻箱的电流I的表达式I 用U1 U2 R表示 2 电源两端电压随电流变化的图象是 填 a 或 b 当电阻箱阻值调节为 时 两条图线存在交点 b 0 3 根据图乙可以求得电源的电动势E V 内阻r 该电路中小灯泡消耗的最大功率为 W 结果均保留两位有效数字 3 0 2 0 1 0 实验的改进与创新 1 按图甲在实物图乙中画出连线 并标出导线1和其P端 3 根据U I图线求出电源的电动势E V 内阻r 保留2位小数 2 90 2 89 2 91之间均正确 1 04 0 93 1 13之间均正确 解题探究 1 本题中电流表内阻确定吗 需要怎样连接实验电路 2 画出的U I图线应为直线还是曲线 连线有何要求 答案 1 本题中电流表内阻确定 所以在实验电路应按照电流表外接形式进行连接 2 画出的U I图线应为直线 要让直线尽可能通过较多的点 误差大的点舍去 不在直线上的点分居两侧 解析 1 实物连接如图所示 2 将表中数据