【备战2020高考】高考物理必考实验 精细精讲实验九 测定电源的电动势和内阻.doc

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1、实验九　测定电源的电动势和内阻目录课前预习·基础落实课堂互动·考点突破课前预习·基础落实【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.2．学会用图象法求电动势和内阻.【实验原理】1．实验依据：闭合电路欧姆定律.2．实验电路(如图实Ⅸ－1所示)3．E和r的求解：由U＝E－Ir得，解得E、r.4．用作图法处理数据，如图实Ⅸ－2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＝

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3、.【实验器材】电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺.【实验步骤】1．电流表用0.6

4、A量程，电压表用3V量程，按实验电路图连接好实物电路.2．把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端.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.【数据处理】方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小根据以上三组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r.方法二：用图象法处理数据在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U—I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点

5、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值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为电池的内阻r，即r＝

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7、.【误差分析】1．偶然误差(1)由读数不准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)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化.2．系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差.(1)如图实Ⅸ－1所示，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.而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且

8、电压表示数越大，IV越大．当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流测量值＝真实值.如图实Ⅸ－3所示，可知E测＜E真，r测＜r真.(2)若采用如图实Ⅸ－4甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大.当电流为零时，UA＝0，电压为准确值，等于E，如图实Ⅸ－4乙所示，可知E测＝E真，r测＞r真.【注意事项】1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池).2．干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内电阻会明显增大，

9、因此在实验中不要将电流I调得过大，读数要快，每次读完立即断电.3．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，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑.4．干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，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).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流Im，不过斜率的绝对值仍是电源的内电阻.课堂互动·考点突破考点一　实验原理与数据处理[例1]　(四川理综)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.

10、已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有：电流表A1(量程0～30mA)；电流表A2(量程0～100mA)；电压表V(量程0～6V)；滑动变阻器R1(阻值0～5Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～300Ω)；开关S一个，导线若干条.某同学的实验过程如下：Ⅰ.设计如图实Ⅸ－5所示的电路图，正确连接电路.Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录.以U为纵轴，I为横轴，得到如图实Ⅸ－6所示的图线.Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变.重复Ⅱ

11、的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0，0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0).回答下列问题：(1)电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；(2)由图乙的图线，得电源内阻r＝________Ω；(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx；(4)若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________.(选填“相同”或“不同”

12、)[解析]　(1)电路总电阻可能的最小值约为20Ω，则回路中可能的最大电流Im＝A＝300mA，可见，电流表应选用A2.若选用滑动变阻器R1，电路中电流变化范围太窄，并且当R1连入电路阻值最大时，电路中电流仍可能会超过电