高三物理一轮复习实验测量电源电动势和内阻

1、实验九测定电源的电动势和内阻实验九测定电源的电动势和内阻01主干回顾固基础【实验目的】【实验目的】1. 测定电源的电动势和内阻测定电源的电动势和内阻2. 掌握用图象法求电动势和内阻掌握用图象法求电动势和内阻【实验原理】【实验原理】1. 实验依据闭合电路欧姆定律实验依据闭合电路欧姆定律2. 实验电路：如图实验电路：如图注意：电流表相注意：电流表相对电源外接，滑对电源外接，滑动变阻器串联动变阻器串联3. E和和r的求解：由的求解：由UEIr4. 作图法数据处理，如图所示：作图法数据处理，如图所示：图线与纵轴交点为电动势图线与纵轴交点为电动势E.【实验器材】【实验器材】 电池电池(被测电源被测电源)

2、、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔导线、坐标纸、铅笔【实验步骤】【实验步骤】 (1)电流表用电流表用0.6 A量程，电压表用量程，电压表用3 V量程，按图所示连接量程，按图所示连接好电路好电路 (2)把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端端 (3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据录一组数据(I1，U1)用同样方法测量几组用同样方法测量几组I、U值，填入表格中值，填入表格中.(4)断开开关，拆除电路，整理好器材

3、断开开关，拆除电路，整理好器材第第1组组第第2组组第第3组组第第4组组第第5组组第第6组组U/VI/A【数据处理】【数据处理】 1. 公式法公式法取上表六组对应的取上表六组对应的U、I数据，数据满足关系式数据，数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第让第1式和第式和第4式联立方程，第式联立方程，第2式和第式和第5式联立方程，第式联立方程，第3式和第式和第6式联立方程，这样解得三组式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势，取其平均值作为电池的电动势E和内阻和内阻r的大小的大小【注意事项】【注意事项】 (1)为了使电池的路端电压变化明显，为了使电池的路端电压变化

4、明显，电池的内阻应选的大电池的内阻应选的大些些(选用已使用过一段时间的干电池选用已使用过一段时间的干电池) (2)在实验中不要将在实验中不要将I调得过大，每次读完调得过大，每次读完U和和I的数据后应的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得得E和和r明显变化明显变化 (3)测出不少于测出不少于6组组I和和U的数据，且变化范围要大些，用方的数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的程组求解时，类似于逐差法，要将测出的UI数据中，第数据中，第1和第和第4组为一组，第组为一组，第2和第和第5组为一组，

5、第组为一组，第3和第和第6组为一组，分别解出组为一组，分别解出E、r值再求平均值值再求平均值(4)在画在画UI图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直不在直线上的点应对称分布在直线两侧，不要顾及个别离开直线较远的点，以减小偶然误差线较远的点，以减小偶然误差(5)干电池内阻较小时，干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用为此，用为此，可使纵坐标不从零开始而是根据测

6、得的数据从某一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恰当值开始(横坐标横坐标I必须从零开始必须从零开始)，如图乙所示，并且把纵坐，如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，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表示短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势 【误差分析】【误差分析】1. 偶然误差偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差由读数不准和电表线性不良引起误差(2)用图象法求用图象法求E和和r时，由于作图不准确造成的误差时，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

7、大，都会引起测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变变化化2. 系统误差系统误差 由于电压表和电流表内阻影响而导致的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，在理论上如图甲所示，在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示，其中电压表示数数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，而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大越大结论：结论：当电压表示数为零时，当电压表示数为零时，IV0，IAI短短，短路电流测量值，短路电流测量值真实值真实值 E测测E真真 (2)若采用如图甲所示

8、的电路，若采用如图甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论为电源电流真实值，理论上有上有EUUAIAr，其中，其中UA不可知，而造成误差，而且电流不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，表示数越大，UA越大，当电流为零时，越大，当电流为零时，UA0，电压为准确值，电压为准确值，等于等于E.结论：结论：E为真实值为真实值I短测短测I短真短真第第19页页主干回顾固基础主干回顾固基础高考模拟提能训高考模拟提能训典例突破知规律典例突破知规律金版教程金版教程 高三一轮总复习高三一轮总复习 新课标新课标 物理物理第七章 恒定电流 【它案设计】【它案设计】 以上测量方法一般称为伏安法，测电源的电动势和内阻还

9、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：有以下几种方法：1. 安阻法安阻法 用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出，由此可求出E和和r，此种方法，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大使测得的电动势无偏差，但内阻偏大第第20页页主干回顾固基础主干回顾固基础高考模拟提能训高考模拟提能训典例突破知规律典例突破知规律金版教程金版教程 高三一轮总复习高三一轮总复习 新课标新课标 物理物理第七章 恒定电流 2. 伏阻法伏阻法02典例突破知规律考点考点1仪器选择与

10、误差分析仪器选择与误差分析典例透析典例透析用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻电池用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻用一个定值电阻R0起保护作用除电池、开关和导线外，可供起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：使用的实验器材还有：(a)电流表电流表(量程量程0.6 A、3 A)；(b)电压表电压表(量程量程3 V、15 V)；(c)定值电阻定值电阻(阻值阻值1 、额定功率、额定功率5 W)；(d)定值电阻定值电阻(阻值阻值10 、额定功

11、率、额定功率10 W)；(e)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围010 、额定电流、额定电流2 A)；(f)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围0100 、额定电流、额定电流1 A)那么：那么：(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择要正确完成实验，电压表的量程应选择_V，电，电流表的量程应选择流表的量程应选择_A；R0应选择应选择_的定值电的定值电阻，阻，R应选择阻值范围是应选择阻值范围是_的滑动变阻器的滑动变阻器(2)引起该实验系统误差的主要原因是引起该实验系统误差的主要原因是_.尝试解答尝试解答(1)3 0.61 010 (2)见解析见解析(1)由于一节干电池的电动势为由于一节干电

12、池的电动势为1.5 V，故选量程为，故选量程为3 V的电压的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧左右，加上保表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧左右，加上保护电阻，最大电流在护电阻，最大电流在0.5 A左右，所以选量程为左右，所以选量程为0.6 A的电流表；的电流表；由于电池内阻很小，保护电阻太大，会使得电流表、电压表取由于电池内阻很小，保护电阻太大，会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大，故取阻值为值范围小，造成的误差大，故取阻值为1 的定值电阻；滑动变的定值电阻；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，故取阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，故取010

13、的的滑动变阻器滑动变阻器(2)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，一般具系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小本实验中由于电压表的分流作有倾向性，总是偏大或者偏小本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测测E真真，r测测r真真变式训练变式训练在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，实验电路图在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，实验电路图如图所示如图所示(1)(多选多选)实验过程中，应选用哪个电流表和滑动变阻器实验过程中，应选用哪个电流表和滑动变阻器_(请填写选项前对应的字母请填写选项前对应

14、的字母)A. 电流表电流表A1(量程量程0.6 A，内阻约，内阻约0.8 )B. 电流表电流表A2(量程量程3 A，内阻约，内阻约0.5 )C. 滑动变阻器滑动变阻器R1(010 )D. 滑动变阻器滑动变阻器R2(0200 )(2)实验中要求电流表测量通过电池的电流，电压表测量电实验中要求电流表测量通过电池的电流，电压表测量电池两极的电压根据图示的电路，电流表的示数池两极的电压根据图示的电路，电流表的示数_(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)通过电池的电流通过电池的电流(3)若测量的是新干电池，其内阻比较小当在较大范围内若测量的是新干电池，其内阻比较小当在较大范围内调节滑动变阻器

15、时，电压表示数变化调节滑动变阻器时，电压表示数变化_(填填“明显明显”或或“不明显不明显”)解析：解析：实验时，干电池的放电电流不能太大，电流表选择实验时，干电池的放电电流不能太大，电流表选择量程量程0.6 A的的A1，滑动变阻器选择，滑动变阻器选择010 的的R1.根据题图所示的根据题图所示的电路，由于电压表的分流作用，电流表的示数小于通过电池的电路，由于电压表的分流作用，电流表的示数小于通过电池的电流若测量的是新干电池，则电池内阻比较小，画出的电流若测量的是新干电池，则电池内阻比较小，画出的UI图线的斜率较小，当在较大范围内调节滑动变阻器时，电压表图线的斜率较小，当在较大范围内调节滑动变阻

16、器时，电压表示数变化不明显示数变化不明显答案：答案：(1)AC(2)小于小于(3)不明显不明显考点考点2对实验原理及数据处理的考查对实验原理及数据处理的考查典例透析典例透析2013浙江高考浙江高考采用如图所示的电路采用如图所示的电路“测定电池的电动势测定电池的电动势和内阻和内阻”(1)除了选用照片中的部分器材外，除了选用照片中的部分器材外，_(填选项填选项)；A还需要电压表还需要电压表B还需要电流表还需要电流表C还需要学生电源还需要学生电源 D不再需要其他器材不再需要其他器材(2)测量所得数据如下：测量所得数据如下：用作图法求得电池的内阻用作图法求得电池的内阻r_；(3)根据第根据第5次所测得

17、的实验数据，求得电流表内阻次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA_.测量次数测量次数物理量物理量123456R/1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43尝试解答尝试解答(1)A (2)见解析见解析 (3)0.22(1)由电路图可知为伏安法测电池电动势和内阻的实验，因由电路图可知为伏安法测电池电动势和内阻的实验，因此还需要电压表，应选此还需要电压表，应选A. (2)作图如下，由作图如下，由UEIr可知图线的斜率为内阻，即可知图线的斜率为内阻，即r(0.750.10) 考点考点3用电阻箱、伏特表和电阻箱电流用电阻箱、伏特表和电阻箱电流表测电源的电动势和内阻表测电源的电动势和内阻变式训练变式训练某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势测量一下这个电池的电动势E和内电阻和内电阻r，但是从实验室只借到，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱一个开关、一个电阻箱(最大阻值为最大阻值为999.9 ，可当标准电阻，可当标准电阻用用)、一