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1、1 / 7【2019【2019 最新最新】精选高考物理大一轮复习实验精选高考物理大一轮复习实验 1010 测定电测定电源的电动势和内阻学案新人教版源的电动势和内阻学案新人教版一、实验目的1测定电源的电动势和内阻2加深对闭合电路欧姆定律的理解二、实验原理1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2用图象法来处理数据，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 UI 图象，如图乙所示，直线跟纵轴的交点的纵坐标表示电源电动势 E 的值，图线的斜率的绝对值即内阻 r 的值三、实验
2、器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺四、实验步骤1电流表用 0.6 A 量程，电压表用 3 V 量程，按实验原理图连接好电路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)用同样方法测量出六组 I、U 的值填入表格中.组数第 1 组第 2 组第 3 组第 4 组第 5 组第 6 组2 / 7物理量 U/VI/A4.断开开关，拆除电路，整理好器材(2018洛阳月考)在做“测量电源的电动势和内阻”实验时：(1)某同学连接了实物线路图甲中的部分导线，请帮助他将电压表正确地连入电路中(2)检查电路无误后，闭合开关前
3、，应把滑动变阻器的滑片移到最_端(填“左”或“右”)(3)某实验小组测得了一系列数据，并在图乙坐标纸上描绘出了该电源的 UI 图线，根据图线求得电源的电动势 E_V，内电阻 r_(保留三位有效数字)解析：(1)测量电源的电动势和内电阻的实验电路较为简单，只需要滑动变阻器控制电路中的电流，再利用电流表和电压表分别测量电流和电压即可，由于内阻较小，故一般采用相对电源的电流表外接法；同时注意开关应控制整个电路；故实物图如图所示(2)为了让电流由最小开始调节，故开始时滑动变阻器应调至最大，故应调至最右端；(3)根据 UEIr 可知，图象与纵坐标的交点表示电源的电动势，故 E2.94 V；图象的斜率表示
4、内阻，故 r 1.68 .答案：(1)如图所示 (2)右 (3)2.94 1.68一、数据处理1公式法：联立六组对应的 U、I 数据，满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r、，让第 1 式和第 4 式联立方程，第 2 式和第 5 式联立方程，第 3 式和第 6 式联立方程，这3 / 7样解得三组 E、r，取其平均值作为电池的电动势 E 和内阻 r.2图象法：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
5、势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻 r，即r.二、误差分析1偶然误差(1)由于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如图甲所示，在理论上 EU(IVIA)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 越大结论：当电压表示数为零时，IV0，IAI 短，短路电流测量值真实值；E 测E 真；因为 r 测，所以 r 测r 真从电路的角度看，电压表
6、应看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r 测和 E 测)，如图甲所示，因为电压表和电池并联，所以 r 测小于电池内阻 r 真，因为外电阻 R 断开时，a、b 两点间电4 / 7压 Uab 等于电动势 E 测，此时电源与电压表构成回路，所以 UabE真，即 E 测E 真三、注意事项1可选用旧电池：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
7、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，电源的内阻不能用 r确定，应根据 r确定(2018黑龙江牡丹江模拟)为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：A被测干电池一节B电流表 1：量程 00.6 A，内阻 r0.3 C电流表 2：量程 00.6 A，内阻约为 0.1 D电压表 1：量程 03 V，内阻未知E电压
8、表 2：量程 015 V，内阻未知F滑动变阻器 1：010 ，2 AG滑动变阻器 2：0100 ，1 AH开关、导线若干5 / 7伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻(1)在上述器材中请选择适当的器材：_(填写选项前的字母)；(2)实验电路图应选择下图中的_(填“甲”或“乙”)；(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 UI图象，则干电池的电动势 E_V，内电阻 r_.解析：(1)在上述器材中请选择适当的器材：被测干电池一节；电流表 B 的内阻是已知的，故选 B，电压表选择量
9、程 03 V 的 D，滑动变阻器选择阻值较小的 F，开关、导线若干，故选 ABDFH；(2)因电流表的内阻已知，故实验电路图应选择图甲；(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 UI图象，则干电池的电动势 E1.5 V，内电阻 r 0.3 0.7 .答案：(1)ABDFH (2)甲 (3)1.5 0.7以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性等特点1实验方法、方案的拓展安阻法伏阻法实验电路安阻法伏阻法实验原理EI1(R1r) EU1rU1 R16 / 7EI2(R2r) ErI1R1I2R2 I2I1EU2r U2
10、R2Er图象2.粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时 UE，需满足 RVr.(2018鞍山模拟)某研究性学习小组欲较准确地测量一电池组的电动势及其内阻，给定的器材如下：A电流表 G(满偏电流 10 mA，内阻 10 )B电流表 A(00.6 A3 A，内阻未知)C滑动变阻器 R0(0100 ，1 A)D定值电阻 R(阻值 990 )E多用电表 F.开关与导线若干(1)某同学首先用多用电表的直流 10 V 挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如甲图所示，则该电表读数为_V.(2)该同学再用提供的其他实验器材，设计了如下图乙所示的电路，请你按照电
11、路图在图丙上完成实物连线(3)图丁为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据描绘出的 I1I2 图线(I1 为电流表 G 的示数，I2 为电流表 A 的示数)，则由图线可以得到被测电池组的电动势 E_V，内阻r_.解析：(1)量程为 10 V，则最小分度为 0.2，故读数为 7.2 V.7 / 7(2)先将电流表及滑动变阻器串接在电源两端，再并联另一支路，电路中连线避免交叉(3)电流表 G 和定值电阻 R 组成了一个量程为 10 V 的电压表，由 UEIr 可得，图象与纵轴的交点为电源的电动势，由图可知，电动势 E7.5 V；图象的斜率大小表示电源的内阻，内阻 r 5.0 .答案：(1)7.2 (2)如解析图所示 (3)7.5 5.0