实验测定电池的电动势和内阻习题.doc

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时间:2020-03-31

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1、2.10实验:测定电池的电动势和内阻一、实验目的1.进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用。2.学会用伏安法测电池的电动势和内阻。3.学会利用图象处理实验数据。二、实验原理实验电路如图所示,根据闭合电路的欧姆定律,改变R的阻值,测出两组U、I的值,即可得到两个欧姆定律方程三、实验器材待测电池一节,电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)各一块,滑动变阻器一只,开关一只,导线若干。四、实验步骤1.选定电流表、电压表的量程,按照电路图把器材连接好。2.把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(图中左端)。3.闭合电

2、键,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读出电压表示数U和电流表示数I,并填入事先绘制好的表格(如下表)。4.多次改变滑片的位置,读出对应的多组数据,并一一填入表中。5.断开电键,整理好器材。五、数据处理1.公式法把测量的几组数据分别代入E=U+Ir中,然后两个方程为一组,解方程求出几组E、r的值,最后对E、r分别求平均值作为测量结果。2.图象法(1)以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。(2)用直尺画一条直线,使尽量多的点落在这条直线上,不在直线上的点,能大致均衡地分

3、布在直线两侧。8/8(3)如图所示①图线与纵轴交点为E。②图线与横轴交点为I短=。③图线的斜率表示r=。六、误差分析1.偶然误差有读数视差和用图象法求E和r时,由于作图不准确而造成的偶然误差。2.系统误差(1)采用如图甲所示电路在理论上E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确的电源两端电压。实验中忽略了通过电压表的电流IV,从而形成误差(如图乙中带箭头线段所示),而且电压表示数越大,IV越大。从图象角度看:①当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,因此短路电流测量值=真实值;②E测

4、,所以r测r真。七、注意事项1.如果使用的是水果电池,它的内阻虽然比较大,但不够稳定,测量前要做好充分的准备,测量尽量迅速。2.如果使用干电池,则选择内阻大些的、已使用过的电池。3.实验中不要将I调得过大,每

5、次读完U、I读数立即断电。4.在量程合适的前提下,选择内阻大一些的电压表。5.当干电池的路端电压变化不很明显时,作图象时,纵轴单位可取的小一些,且纵轴起点可不从零开始。6.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r=计算。八、它案设计1.用电流表和电阻箱测E、r(又叫安阻法)如图所示,由E=IR+Ir可知,如果能得到I、R的两组数据,也可以得到关于E和r的两个方程,于是能够从中解出E和r。这样,用电流表、电阻箱也可以测定电源的电动势和内阻。2.用电压表和电阻箱测E、r(又叫伏阻法)8/8如图所示,由E=U+·

6、r可知,如果能得到U、R的两组数据,同样能通过解方程组求出E和r。这样,也可以用电压表、电阻箱来测定电源的电动势和内阻。[典型例题]例1.要精确测量一个直流电源的电动势和内阻,给定下列实验器材:A.待测电源(电动势约为4.5V,内阻约为2Ω)B.电流表A1(量程0.6A,内阻为1Ω)C.电压表V1(量程15V,内阻为3kΩ)D.电压表V2(量程3V,内阻为2kΩ)E.定值电阻R1=500ΩF.定值电阻R2=1000ΩG.滑动变阻器R(阻值范围0~20Ω)H.开关及导线(1)该实验中电压表应选_______(填选

7、项前面的序号),定值电阻应选________(填选项前面的序号)。(2)在方框中画出实验电路图。(3)若将滑动变阻器滑到某一位置,读出此时电压表读数为U,电流表读数为I,从理论上分析,电源电动势E和内阻r间的关系式应为E=______________。[解读](1)待测电源的电动势约为4.5V,用量程为15V的电压表V1误差大,选用量程3V的电压表V2,需串联电阻扩大量程,串联的定值电阻R=RV=1kΩ,即选用R2。(2)如图所示(3)由闭合电路的欧姆定律,对甲图,有E=U+(1Ω+r)I,对乙图,有E=U+r

8、。[答案] (1)D F (2)见解读图 (3)E=U+(1Ω+r)I或E=U+r[典型例题]例2.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中,供选用的器材有:A.电流表(量程:0~0.6A,RA=1Ω);8/8B.电流表(量程:0~3A,RA=0.6Ω);C.电压表(量程:0~3V,RV=5kΩ);D.电压表(量程:0~15V,RV=10kΩ);E.滑动变阻器(0~10Ω

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