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测量电源电动势和内阻

(1)应该选择的实验电路是下图中的____(选项“甲”或 “乙”).
(2)现有电流表(0-0.6 A)、开关和导线若干,以及以下 器材:
A.电压表(0-15 V) B.电压表(0-3 V) C.滑动变阻器(0-50 Ω) D.滑动变阻器(0-500 Ω) 实 验 中 电 压 表 应 选 用 ________ ; 滑 动 变 阻 器 应 选 用 ________;(填选项字母)
第8单元 实验 测定电源电动势和内阻
一、应试目标 1.各种测定电池的电动势和内阻的方法. 2.利用图像法解决电动势及内阻. 3.误差分析.
二、实验原理 在中学物理实验室里,测定电动势E和内阻r的方法有 多种,可以用一只电压表和一只电流表,也可以用一只电流 表和一只电阻箱,或者用一只电压表和一只电阻箱,它们的 测量原理都是闭合电路欧姆定律.
规律方法技巧
测量电源电动势和内阻的方法 一、伏阻法 如图所示,依据UR=R+E r,整理可得U1 =RR+Er=E1+Er ·R1, 这是一个将函数线性化的过程,其中U1 为函数,R1为自变量, 测出多组数据描点连线,画出函数图像,利用图像求出斜率
Er ,截距E1,最终求出 E、r.
【考题随练1】某研究性学习小组欲测定一块电池的电 动势E.
【解析】 (1)干电池内阻较小,为减小实验误差,应 选甲所示电路图.
(2)一节干电池电动势约为1.5 V,则电压表应选B项, 为方便实验操作,滑动变阻器应选C项.
【答案】 (1)甲 (2)B C
【考题随练2】利用电流表和电压表测定一节干电池的 电动势和内电阻.
(1)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据 的对应点已经标在下图的坐标纸上,请标出余下一组数据的 对应点,并画出U-I图线.
【解析】 (1)选择开关位于直流电压10 V挡,按电表 中央刻度0-10 V刻度读数,最小刻度为0.2 V,电池的电动势 为9.4 V.
(2)①根据电路图连接实物图,如下图所示.
②作出1/U-1/R图线,如下图所示.
③根据闭合电路欧姆定律,有 E=UR(r+R+Rx)得到
U1 =r+ERx·R1 +E1 ,图像的纵轴截距表示E1 ,故E1 =0.10,
三、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.
四、实验步骤 1.连接电路 电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按上图连接 好电路. 2.测量与记录 (1)把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端. (2)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.
解得 E=10 V 【答案】 (1)9.4
所示 ③9.5-11.1
(2)①如解析图所示
②如解析图
二、安阻法 原理如图所示,依据为 E=I(R+r),整理可得1I=RE+Er , 这是一个将函数线性化的过程,其中1I为函数,R 为自变量, 测出多组数据描点连线,画出函数图像,利用图像求出斜率 E1,截距Er ,最终求出定值 E、r.
3.数据处理、整理器材 (3)断开开关,拆除电路,整理好器材. (4)取坐标纸,以电流 I 为横轴,路端电压 U 为纵轴,描 绘出所记录的各组 I、U 值的对应点,连成 U-I 图线.延长 U-I 图线,它与坐标轴有两个交点,读取 E、I 短,进一步可 以算出 r=IE短=ΔΔUI ,如图所示.
【考题随练1】利用电流表和电压表测定一节干电池的 电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.
【解析】 (1)根据表中实验数据在坐标系内描出对应 点,然后作出电源的U-I图像如图所示;
(2)由图示电源 U-I 图像可知,图像与纵轴交点坐标值 是 1.5,则电源电动势 E=1.5 V,电源内阻 r=ΔΔUI =1.50-.61.0 Ω≈0.83 Ω.
【答案】 (1)如解析图所示 (2)1.5 0.83
序号 电压U/V 电流I/A
1 1.45 0.060
2 1.40 0.120
3 1.30 Biblioteka .2404 1.25 0.260
5 1.20 0.360
6 1.10 0.480
(2) 根 据 (1) 中 所 画 图 线 可 得 出 干 电 池 的 电 动 势 E =
________ V,内电阻r=________ Ω.
基本方法:伏安法测电源电动势和内阻.实验电路图如 图所示,只要测出两组 U、I 的值,就能算出电动势 E 和内 阻 r.根据闭合电路欧姆定律,其测量的原理方程为 E=U+Ir, 其中 U、I 分别是电压表和电流表的示数,通过调节滑动变阻 器,改变路端电压和电流,这样就得到多组数据,每两组数 据就可以求出电动势和内阻.设某两组 U、I 的值的大小关系 为 U1 > U2 , I1 < I2.E = U1 + I1r , E = U2 + I2r , 解 得 E = U1II22--UI12I1,r=UI12--UI12.其他方法在误差分析中再谈.
【考题随练 2】 某研究性学习小组利用图甲所示电路测 量电池组的电动势 E 和内阻 r.根据实验数据绘出如图乙所示 的 R-1I图线,其中 R 为电阻箱读数,I 为电流表读数,由此 可以得到 E=________ V,r=________ Ω.
R(Ω)
166.7 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0
U(V)
8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.9
1/R(×10-2Ω-1) 0.60 1.40 2.00 3.00 4.00 5.00
1/U(V-1)
0.12 0.17 0.21 0.24 0.31 0.35
③从图线中可求得E=________ V.
(1)先直接用多用电表测定该电池电动势,在操作无误 的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为________ V.
(2)然后,用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关 S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势.
①根据电路图甲,用笔画线代替导线,将实物图乙连 接成完整电路.
②闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表V相应 示数U,该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的 R、U数据,并计算出相应的1/R与1/U的值.请用表中数据在 下图坐标纸上描点,并作出1/U-1/R图线.
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