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第八章电路第七节实验:测量电源的电动势和内电阻一.考点分析掌握基本测量电路,理解路端电压规律,弄清电源伏安特性曲线的意义,能根据相应图线进行数据处理与分析。二.基础回顾测量电源电动势和内电阻的常用方法:(1)方法一:用一个电流表和一个电阻箱。主要步骤及原理:如图,合上电键K后,调节电阻箱的阻值,获得一组实验数据R1、I1;改变电阻箱的阻值,再获得一组实验数据R2、I2。根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r),带入两组数据可得方程组:可解得:(1)方法二:用一个电压表和一个电阻箱。主要步骤及原理:如图,合上电键K后,调节电阻箱阻值,获得一组实验数据R1、U1;改变电阻箱的阻值,再获得一组实验数据R2、U2。根据闭合电路欧姆定律)(rRRUE,带入两组数据可得方程组:可解得:(3)方法三:用一个电压表和一个电流表。主要步骤及原理:如图,合上电键K后,调节滑动变阻器滑片位置,获得一组实验数据I1、U1;改变电阻箱的阻值,再获得一组实验数据I2、U2。根据闭合电路欧姆定律IrEU,带入两组数据可得方程组:ARKVRKVRKAA可解得:以上处理数据的方法,由于仅使用两组原始数据,实验误差必然较大,为了尽量减小实验的偶然误差,应该尽量使用更多的原始数据,所以,处理数据的方法用图象法。主要步骤及原理:如图,合上电键K后,多次调节滑动变阻器滑片位置,获得多组组实验数据(I1、U1)、(I2、U2)、(I3、U3)……(In、Un)。以I为横坐标,以U为纵坐标,建立直角坐标系,通过描点法找出实验数据对应的坐标点。并将坐标点拟合为一条直线。根据闭合电路欧姆定律IrEU,U-I的函数关系图象为一条倾斜直线,如图。直线与纵轴的交点表示,直线与横轴的交点表示。直线的倾斜程度反映的大小。三.例题精讲例1.在《测定干电池的电动势和电阻》的实验中,测得干电池的路端电压与相应的输出电流的多组数据,描得图象如图所示,则干电池的电动势为____V,内电阻为____Ω测量电路中,电流表为什么要采用内接法?答案:1.5,0.25。实验中所使用的电池的内阻一般较小,如果采用电流表外接法,则测出的路端电压的误差将较大,测得的电源内阻包含了电流表的内阻,相对误差太大。因此本实验中应该采用电流表的内接法。例2.在测定干电池的电动势和内电阻的实验中,使用电压表(0-3-15V),电流表(0-0.6-3A)实验要进行的步骤有:A.断开电键。B.按照电路图接好电路。C.改变变阻器滑片的位置.使电流表的示数足够大,记录一组电流表和电压表的示数。D.把变阻器的滑片滑到一端使阻值最小。D.把变阻器的滑片滑到一端使阻值最小。E.改变变阻器的滑片的位置,记录一组电压表和伏特表的示数,用同样方法测量并记录多组I、V值F.闭合电键。以上实验步骤中有什么错误和疏漏?,。改正后,按实验的合理顺序排列为。解.(1)由于被测电路为两节干电池,电动势接近3.0V,依据电表选择原则,故电压表选C。U/VOI/AU断I短1.51.41.31.21.1(2)本实验中电流最大时不大于0.5A,长时间放电时不大于0.3A。根据电表的选择原则电流表选取A。(3)因为电路中的电流在0.6—0.3A时对应电路中的电阻值为5—10,故选取E。(4)由E=U+I.r,列方程可解得:例3.用如图所示电路(R1、R2为标准定值电阻)测量电源的电动势E和内电阻r时,如果偶然误差可忽略不计,则下列说法中正确的是____________.(填字母序号)A.电动势的测量值等于真实值B.内电阻的测量值大于真实值C.测量误差产生的原因是电流表具有内阻D.测量误差产生的原因是测量次数太少,不能用图象法求E和r若将上图中的电流表去掉,改用量程适中的电压表来测定电源的电动势E和内电阻r.(1)需要读取的数据是____________;(2)其计算公式是____________;(3)在如图所示的虚线框内画出实验电路图.答案:ABC、(1)两次电压表的读数U1和U2(2)E=U1U2(R1-R2)/(U2R1-U1R2),r=((U2-U1)/(U1R2-U2R1))R1R2(3)电路图略例4.现有一阻值为R的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案(已知电压表内阻很大,电压表量程大于电源电动势,电源内阻约为几欧)要求:(1)画出实验电路图.(2)简要写出完成接线实验步骤。(3)写出用测得的量,电源内阻的表达式r=________________。解:实验电路图见图,实验步骤为;断开开关,记下电压表偏转格数N1;合上开关,记下电压表偏转格数N2,设每一分度对应的电压值为U0,则E=N1U0rRNNE)U(U0202联立两式得221)(NRNNr例5.某同学按如图所示电路进行实验,实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示:序号A1示数(A)A2示数(A)V1示数(V)V2示数(V)10.600.302.401.2020.440.322.560.48将电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零。(1)电路中E、r分别为电源的电动势和内阻,R1、R2、R3为定值电阻,在这五个物理量中,可根据上表中的数据求得的物理量(不要求具体计算)_________。(2)由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由某电阻引起的,则可能的故障原因是________。解:(1)可测出的物理量是R2、R3和E。根据是:①由V2、A1和A2示数可计算R2=U2/(I1-I2)。②由V1、A2示数可计算R3=U1/I2。图14-12-3③由V1、A1示数两组可计算E及(r+R1),即E=(I11U12-I12U11)/(I11-I12)及r+R1=(U12-U11)/(I11-I12)但r与R1在本题中不能单独计算。(2)可能R2断路,V2与V1示数相同,都等于R3的端电压;也可能R2、R3都断路,V2与V1示数也相同,都等于电动势E。四.跟踪练习1.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法.其中既能减小偶然误差,又简便、直观的方法是()A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r,求出E、r。B.多测几组I、U的数据,求出几组E、r,最后分别求出其平均值。C.测出多组I、U的数据,画出U-I图像,再根据图像求E、r。D.多测出几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r。2.用伏安法测定电池的电动势和内电阻时,有以下实验步骤:A.打开电键,切断电路B.选择需要的实验器材,按电路图连好电路.C、调节滑动变阻器的滑片,减小接入电路的电阻,记录一组电流表和电压表的示数D.把滑动变阻器的滑片滑至一端,使接入电路的电阻最大E.逐次减小滑动变阻器接入电路的电阻,记录多组电流表和电压表的示数.F.闭合电键接通电路.把以上步骤的序号按合理顺序填写在横线上:3.某学生用电流表和电压测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0-20Ω。连接电路的实物图如图。(1)该学生接线错误或不规范的是()(A)滑动变阻器不起变阻作用(B)电流表接线有错(C)电压表量程选用不当(D)电压表接线不妥。4.在图中,R1=14.0Ω,R2=9.0Ω.开关S扳到位置1时,测得电流I1=0.20A;当S扳到位置2时,测得电流I2=0.30A.求电源的电动势和内电阻.5.现有一电阻箱,一个开关,若干根导线和一个电流表,该电流表表面上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案,(已知电流表内阻很小,电流表量程符合要求,电源内阻约为几欧)(1)在右边方框中画出实验电路图;(2)简要写出完成接线后的实验步骤:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_______.6.用伏安法测电池的电动势和内电阻,由于电路存在问题,当电键S闭合后,移动变阻器的滑片P时,出现下列异常现象.(A)电流表示数可变,电压表示数始终为零(B)电流表示数为零,电压表示数不变(C)电流表烧坏(D)电流表示数不变,电压表示数可变以上四种情况对应的电路如图中的(A)________,(B)________,(C)________,(D)________.7.用伏安法测定电源电动势和内电阻实验中,所测电源为两节干电池,串联电池组的内电阻估计为几欧以下。(1)画出实验电路图,并连接上面的实物示意图,标明电键闭合前变阻器滑动端的位置。(2)实验中测得数据如下表所示:在下面的U-I图中,用作图法求出电动势和内电阻。12345I(A)0.420.800.981.621.96U(V)2.802.602.502.202.00五.参考答案1.C2.BDFCEA3.(1)(A)、(B)、(D)(2)见图4.3.0V、1.0Ω5.(1)(2)①将电阻箱的阻值调至最大.②合上开关S,调节R的电阻为R1,记下电流表刻度N1.③调节R的电阻为R2,记下电流表刻度N2,断开开关S.(3)122211NNRNRN6.丁,乙,甲,丙7.实物图、实验电路如下图:AVU(V)I(A)03.02.82.62.42.22.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.1E=3V,r=0.5
本文标题:高考物理测量电源的电动势练习
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