2012年高考一轮复习优化方案-实验十

实验十测定电源的电动势和内阻过程分析导引实验典例精析知能优化演练实验十测定电源的电动势和内阻知识要点归纳知识要点归纳实验目的1．掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律．2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法．实验原理1．实验依据：闭合电路欧姆定律．2．实验电路：如图7－5－1所示．图7－5－13．E和r的求解：由U＝E－Ir得：U1＝E－I1rU2＝E－I2r，解得：E＝I1U2－I2U1I1－I2r＝U2－U1I1－I24．作图法数据处理，如图7－5－2所示：(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短＝Er.(3)图线的斜率表示r＝|ΔUΔI|.图7－5－2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．过程分析导引一、实验步骤1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图7－5－1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．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数．记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中．4．断开开关，拆除电路，整理好器材．二、数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A法一：取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…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的大小．法二：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(U，I)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即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率大小即为电池的内阻，即r＝|ΔUΔI|.三、误差分析1．由读数误差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．本实验采用的图7－5－1所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真．因为I真＝I测＋IV，而IV＝U/RV，U越大，IV越大，U趋近于零时，IV也趋近于零．所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小．修正后的图线如图7－5－3所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测r真、E测E真．图7－5－34．若采用如图7－5－4所示电路，电流是准确的，当I很小时，电压表的分流很小，但随电压的增大，电流I增大，电流表的分压作用也逐渐增大．此种情况如图7－5－5所示，所以E测＝E真、r测r真图7－5－4图7－5－5四、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)．2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得E、r明显变化．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，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值．4．在画U－I图线时，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，而不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差．5．干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图7－5－6甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，如图乙所示，并且把坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势，要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝|ΔUΔI|计算出电池的内阻r.图7－5－6五、实验创新1．安—阻法用一个电流表和电阻箱测量，电路如图7－5－7，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．图7－5－72．伏—阻法用一个电压表和电阻箱测量，电路如图7－5－8，测量原理为：E＝U1＋U1R1r，E＝U2＋U2R2r，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．图7－5－8实验典例精析器材选择和数据处理(2011年长沙市一中月考)用如图7－5－9所示电路测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有：A．电压表V：0～3V和0～15V两个量程B．电流表A：0～0.6A和0～3AC．滑动变阻器R1(最大电阻为20Ω)D．滑动变阻器R2(最大电阻为100Ω)E．开关S和导线若干例1图7－5－9(1)电流表应选用________量程；电压表应选用________量程；滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)．(2)如图7－5－10所示U－I图上是根据实验测得的7组数据标出的点．请你画出图线，并由图线求出E＝________V，r＝________Ω.图7－5－10【解析】(1)因为电源的电动势接近1.5V，则电压表应该选择0～3V量程，电池的内阻一般为几欧，则电流表应该选择0～0.6A量程；同时为了方便调节，滑动变阻器应该选择阻值较小的，故选R1.(2)将实验过程中描出的点用直线连接起来，连接时要使尽量多的点在直线上，不在直线上的点尽量分布在直线的两侧．由得到的直线可知，电源电动势为1.5V，在直线上取一点，代入E＝U＋Ir，可以求出电源的内阻为0.5Ω.【答案】(1)0～0.6A0～3VR1(2)图线如图7－5－11所示1.50.5图7－5－11(2010年高考江苏卷)在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图7－5－12所示的实物电路．实验创新例2图7－5－12(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(填选“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点，绘出的1U－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在1U坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b和R0表示)【解析】(1)电阻箱接入回路中的电阻越大，回路电流就越小，起保护电源、防止烧坏电压表的作用．(2)方案1中电阻箱接入电路的电阻太大，电压表示数太小，误差太大．因此采用方案2.(3)由闭合电路欧姆定律可知ER0＋R＋r＝UR0，1U＝1R0ER＋R0＋rER0，所以1ER0＝k，R0＋rER0＝b，解得E＝1kR0，r＝bk－R0.【答案】(1)最大值(2)2(3)1kR0bk－R0本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用